Предисловие
В этом году отмечается 50-летие посадки на Луну первого в мире дистанционно управляемого с Земли по радио лунохода. Говоря об этом выдающемся достижении советской науки, нельзя не вспомнить о советских первопроходцах в области автоматики и телемеханики. Первым радиотехническим устройством, в котором использовалось дистанционное радиоуправление, конечно же, был радиоприёмник А. С. Попова.
7 мая (25 апреля по старому стилю) 1895 года произошло историческое событие, которое по достоинству было оценено лишь спустя несколько лет [1]. На заседании физического отделения Русского физико-химического общества (РФХО) выступил преподаватель Минного офицерского класса Александр Степанович Попов с докладом «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям».
Во время доклада А. С. Попов демонстрировал работу устройства, предназначенного для приёма и регистрации электромагнитных волн. Это был первый в мире радиоприёмник. И не просто приёмник.
Чутко реагируя электрическим звонком на посылки электромагнитных колебаний, которые генерировались вибратором Герца, фактически прибор демонстрировал работу первой радиосистемы с автоматическим управлением. Звонок выполнял не только функцию исполнительного устройства, но и являлся элементом обратной связи –молоточком восстанавливал чувствительность когерера приёмника.
Опыты по сигнализации на расстоянии, то есть, по сути, по дистанционному управлению, проводились в начале 1895 года. К концу апреля Попов счёл возможным обнародовать результаты на заседании физического отделения РФХО. Так 7 мая 1895 года стало днём рождения радио – одного из величайших изобретений XIX века, которому в этом году исполнилось 125 лет.
Не менее важным в области телемеханики является ещё одно российское изобретение. В Интернете опубликована переписка русского профессора Н. Д. Пильчикова (1857–1908) с военным министром России [2]: «... предпринятые мною работы по вопросу о беспроводной электрической передаче энергии привели меня к результатам, которые я не считаю себя вправе эксплуатировать за границей, не представив их прежде всего на благоусмотрение Вашего Превосходительства.
В то время как Маркони и Попов стремились достичь возможно большей дистанции, я после довольно продолжительных теоретических и опытных изысканий остановился на той мысли, что прибор, воспринимающий действие электрических волн, должен быть непременно снабжён особым протектором, который, профильтровывая доходящие до него электрические волны, давал бы доступ к действующему механизму лишь тем волнам, в котором посланы нами. На моей публичной лекции 25 марта (1898 года) <…> мною были с помощью электронных волн, шедших сквозь стены зала, в котором стояли приборы, выполнены, между прочим, следующие опыты: зажжены огни модели маяка; вызван выстрел из небольшой пушки; взорвана мина в искусственном бассейне, устроенном в зале, причём затонула маленькая яхта; приведена в движение модель железнодорожного семафора».
Имя профессора физики Н. Д. Пильчикова в наше время известно немногим, хотя среди учёных-физиков Пильчиков занимает далеко не последнее место. Необычная судьба этого человека, странная участь его замечательных открытий и необъяснимая смерть до сих пор остаются загадкой. Продолжателями дела профессора Н. Д. Пильчикова в нашей стране стали изобретатели В. И. Бекаури и А. Ф. Шорин.
Владимир Иванович Бекаури – человек яркой и трагической судьбы [3].
13 ноября 1920 года председатель Совнаркома В. И. Ленин сделал запрос в отдел изобретений НТО ВСНХ о поступивших изобретениях и состоянии их внедрения. Ленину было сообщено о важных изобретениях, имеющих народно-хозяйственное значение, и в том числе – о радиоуправляемой мине В. И. Бекаури.
13 июля 1921 года Совет труда и обороны (СТО) ВСН заслушал доклад Бекаури. 18 июля 1921 года заместитель председателя СТО А. И. Рыков подписал Постановление № 231/276 об организации Технического бюро во главе с В. И. Бекаури для выполнения работ «по новому военному изобретению». Малому Совнаркому предлагалось под смету, составленную Бекаури, выделить 25 млн рублей, определить штат Технического бюро в количестве 77 человек (50 рабочих, а также 27 специалистов и служащих). 9 августа 1921 года дополнительно к Постановлению СТО В. И. Бекаури получает мандат № 10197 за подписями: председателя СТО В. И. Ленина, председателя ВСНХ
Н. П. Богданова и секретаря СТО
Л. А. Фотиевой на создание Технического бюро и отдельной мастерской.
Мина Бекаури, патент на которую руководитель Остехбюро получил в 1920 году, после многих доработок и усовершенствований была принята на вооружение под названием «Мина образца 1926 года». За свои заслуги В. И. Бекаури был награждён Почётной грамотой Реввоенсовета, орденами Ленина и Красной Звезды.
Во время Великой Отечественной войны с помощью радиоуправляемых мин, изготовленных в НИИ-20 (ныне АО «Всероссийский НИИ радио-техники»), были подорваны несколько важных объектов на оккупированной нацистами территории, в том числе ставка немецкого командования в Харькове.
Александр Фёдорович Шорин, которому посвящена эта статья, – учёный, изобретатель, д.т.н., лауреат Сталинской премии, создатель и руководитель крупных оборонных предприятий. Шорин изобрёл и сконструировал буквопечатающий радиотелеграфный аппарат, первые громкоговорящие радиоустановки, звуковое и цветное кино, а также аппараты оптической и механической звукозаписи, телевизионные кинопроекторы, радиоуправляемые военно-транспортные средства (катера, танки, самолёты) [4].
А. Ф. Шорин, опередивший время
Александр Фёдорович Шорин – автор более 40 изобретений, однако при всей широте его изобретательских устремлений в области звукозаписи, телеграфии и медицины найти его изобретения, связанные с радиоуправлением различных видов вооружений на земле, воде и в воздухе, не представляется возможным. Может быть, поэтому большая часть исторической литературы посвящена изобретениям и устройствам Шорина для гражданского применения. Однако если внимательно ознакомиться с биографией учёного, можно убедиться в явной тенденции его научных интересов на протяжении всей научной деятельности к использованию радиосвязи для управления на расстоянии, то есть к телемеханике. В своей автобиографии Шорин писал: «Всё время работал и работаю над обороной страны».
А. Ф. Шорин родился 5 декабря 1890 года в Санкт-Петербурге. Окончил Петербургский электротехнический институт (1922 год). Доктор технических наук (1937 год). С 1919 по 1922 годы – начальник Нижегородской радиолаборатории, с 1923 по 1925 год – заместитель директора Электротехнического треста заводов слабого тока (ЭТЗСТ) по радио. С 1925 по 1926 год – начальник отдела на заводе им. Коминтерна. С 1926 по 1928 год – директор ЭТЗСТ по радио. С 1928 по 1931 год – директор Центральной лаборатории проводной связи (ЦЛПС) ВСНХ. С 1931 по 1934 год – заведующий кафедрой проводной связи в Военной электротехнической академии связи, с 1934 по 1936 год – заведующий кафедрой комплексной связи в Ленинградском электротехническом институте им. В. И. Ульянова (Ленина). По инициативе А. Ф. Шорина в соответствии с постановлением СТО и КО СССР № 877/264сс от 26.07.1932 осенью 1933 года создан Всесоюзный государственный институт телемеханики и связи (ВГИТиС НКТП). Ныне это Морской научно-исследовательский институт радиоэлектроники «Альтаир». В 1936 году институт передан в ведение НКОП и по приказу № 06сс от 30.12.1936 переименован в НИИ-10.
По приказу № 262 от 31.07.1937 утверждено Положение о ГС НИИ-10 5ГУ. По приказу № 108с от 25.03.1938 НИИ-10 передан в ведение нового 20ГУ и по приказу № 328 от 29.08.1938 утверждён новый Устав института НИИ-10.
С 1936 по 1939 год А. Ф. Шорин, как он пишет в своей автобиографии, «… был директором НИИ-10, где под моим руководством организован и построен институт. В 1939 году по собственному желанию оставил должность директора НИИ-10 для углубления и развития научно-технических работ…» Вполне возможно, что была и другая причина. Из 20ГУ в феврале 1939 года НИИ-10 был передан в ведение только что созданного Народного комиссариата судостроительной промышленности СССР (сокращённо НКСП). Поэтому с 1938 по 1940 год А. Ф. Шорин оставался только консультантом и председателем научно-технического совета в НИИ-10.
С 1940 по 1941 год Шорин – начальник отдела, заместитель директора, директор Института автоматики и телемеханики АН СССР. Ныне это Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова Российской академии наук (ИПУ РАН), который основан 16 июня 1939 года как Институт автоматики и телемеханики. В свою очередь, Институт автоматики и телемеханики (ИАТ) АН СССР был основан указом Совнаркома СССР на основе существовавшей с 1934 года Комиссии по телемеханике и автоматике АН СССР для проведения фундаментальных научных работ в области теории автоматического регулирования и создания автоматических устройств. Именно там с 1937 по 1938 год А. Ф. Шорин и был председателем комиссии по автоматике и телемеханике АН СССР. С началом войны Институт автоматики и телемеханики был эвакуирован в Ульяновск, где А. Ф. Шорин его возглавлял до своей смерти 21 октября 1941 года.
Уже из представленной краткой биографии можно увидеть, что оборонная тематика в области телемеханики превалировала в работах учёного. В частности, возглавив в 1925 году отдел специальной аппаратуры на заводе им. Коминтерна, Александр Фёдорович приступил к созданию радиоуправляемого катера. А в 1927 году, уже будучи директором по радио на ЭТЗСТ, начал работу по созданию радиоуправляемого танка. В 1930 году создана аппаратура радиоуправления катером Ш-4 с самолёта ЮГ-1. А 3 марта 1932 года приказом РВС № 11 приборы управления с самолёта торпедными катерами были приняты на вооружение. Также началось производство аппаратуры для телеуправления танками Т-18 и Т-26.
За изобретения, способствующие укреплению обороноспособности страны, 22 февраля 1933 года Шорина наградили орденом Ленина.
Его идея создать НИИ телемеханики воплотилась в жизнь в 1936 году. Во Всесоюзном институте телемеханики и связи учёного назначили директором, после чего Шорин переехал в Москву.
У предприятия на улице Авиамоторной много названий: Всесоюзный государственный институт телемеханики и связи (ВГИТиС) НКТП, ГС НИИ-10 НКОП, НКСП, п/я 2435, Ордена Ленина НИИ № 10 МСП, ГКРЭ, МРП, Всесоюзный НИИ радиоэлектронники (ВНИИРЭ) МСП, ВНИИ, НПО «Альтаир», А-1586, ГосНПО «Альтаир», ФГУП «НТК «Альтаир», ОАО «Морской НИИ радиоэлектроники (МНИИРЭ).
Строительство комплекса зданий было начато в 1934 году. Коллектив института формировался из сотрудников Остехбюро, Центральной лаборатории проводной связи (ЦЛПС) и Всесоюзного энергетического института (ВЭИ). Первоначально в составе института было три сектора: электрических процессов (разработка радиоаппаратуры для радиолиний управления объектами); электроакустики; телемеханики (разработка исполнительных механизмов для телеуправляемых объектов).
В Москве построены три больших корпуса и вспомогательные постройки. Приказом № 020 от 3.02.1937 предписано к 1.01.1938 закончить строительство института. По приказу НКМ/НКОП № 311сс/425сс от 3/14.11.1938 – сдать лабораторный корпус к 1.12.1938.
В 1939 году Ленинградский филиал НИИ-10 был объединён с Ленинградским филиалом НИИ-20 в Институт морской телемеханики и автоматики (НИИ-49; ныне АО «Концерн «Гранит-Электрон»). Во то время как директором НИИ-10 был А. Ф. Шорин, по тематике телемеханики на этом предприятии проводились следующие работы: разработка радиолиний управления для танков и торпедных катеров на дециметровых (тема «Альфа») и средних волнах (тема «Штурвал»), а также создание радиолиний управления фугасными зарядами («Малютка», см. рис. 1) и систем наведения торпедного катера по ИК-лучам (тема «Луна»).
Звуковое кино Шорина
В 1941 году были названы лауреаты Сталинской премии за выдающиеся изобретения. В Постановлении Совета народных комиссаров СССР от 14 марта 1941 года «О присуждении Сталинских премий за выдающиеся изобретения» премия первой степени с суммой вознаграждения 100 000 рублей была присуждена Александру Фёдоровичу. Премию вручили за создание аппаратуры для записи и воспроизведения звуков на плёнке. Это была не только большая награда, но и признание огромного вклада учёного в создание звукового кино и развитие советской кинематографии и киноиндустрии.
Вспоминается высказывание В. И. Ленина о том, что «Важнейшим из всех искусств для нас является кино», которое для партийного руководства тогда было директивой.
Первый звукозаписывающий аппарат, изобретённый Эдисоном фонограф, появился ещё в 1877 году, однако вплоть до начала 20-го века запись звука осуществлялась механическим способом. Основной недостаток механического способа состоял в том, что уровень звука, поступающего на диафрагму звукозаписывающей мембраны, был низким. Частично этот недостаток удавалось уменьшить, применяя рупоры, концентрирующие звуковые колебания, что усиливало звуковое давление при звукозаписи. И лишь появление ламповых усилителей и микрофонов в начале прошлого века позволило перейти от механической к электрической записи звука: в последнем случае акустические колебания с помощью микрофона преобразуются в электрические колебания, усиливаются ламповыми усилителями и подаются на рекордеры.
Для кино записанную рекордером информацию надо было синхронизировать с изображением. В 1926 году в первой массовой системе звукового кино «Витафон» (Vitaphone), использовавшейся компанией Warner Brothers, синхронизация обеспечивалась благодаря общему приводу, объединившему кинопроектор и граммофонный проигрыватель. Главный недостаток системы был в том, что требовалось немало усилий, чтобы обеспечить синхронность картинки и звука. Такие фильмы приобрели название «говорящих», но, строго говоря, они не были звуковыми.
Звуковыми стали системы Теодора Кейса «Мувитон» (Movietone) с оптической записью звука на киноплёнке и «Фотофон» (Pallophotophone) Чарльза Хокси, который к 1932 году в General Electric создал наиболее совершенную по тем временам систему, использовавшую звуковую дорожку переменной ширины. В 1927 году на экраны США вышел первый полнометражный звуковой фильм «Певец джаза». Его выпустила компания Warner Bros. Однако фильм был снят по несовершенной технологии «Витафона»: звук записывался на отдельную пластинку.
Вернёмся в СССР. В 1926 году А. Ф. Шорин начал работы в области звукового кино. Уже в 1929 году 22 марта состоялся публичный просмотр фильмов, озвученных по системе Шорина. 5 октября 1929 года в Ленинграде открылся первый в СССР звуковой кинотеатр. Следует заметить, что создание отечественной системы звукового кино началось почти одновременно в Ленинграде Александром Фёдоровичем Шориным и в Москве Павлом Григорьевичем Тагером (см. рис. 2).
1 июня 1931 года в московском кинотеатре «Колосс» (Большой зал Московской консерватории) прошла премьера первого советского звукового полнометражного игрового фильма «Путёвка в жизнь». Фонограмма фильма была записана по системе П. Г. Тагера. Имелось отличие в способах записи фонограмм на плёнку и воспроизведения записанных фонограмм. Оптическая фонограмма Шорина имела переменную ширину дорожки записи, а фонограмма Тагера – переменную оптическую плотность.
В основополагающем патенте Шорина [5], который в последующих его патентах многократно совершенствовался, приведён рисунок, поясняющий способ записи звука на кинематографической ленте (см. рис. 3).
В данном способе используется металлическая струна (нить) 1, которая подключена к выходу усилителя низкой частоты и помещена в магнитное поле магнита 4. Нить начинает вибрировать при подаче на неё звуковых сигналов. Это вызывает модуляцию светового луча 3, который проектируется на киноплёнку в виде звуковой дорожки переменной ширины. Дальнейшее усовершенствование этого способа сводилось к использованию нескольких струн, применению более тонких струн из алюминия, отказу от использования отверстий в магните. Для воспроизведения звука во время демонстрации фильма звуковая дорожка модулировала световой поток, который считывался фотоэлементом и с которого электрический сигнал усиливался и воспроизводился громкоговорителем.
Система звукозаписи на плёнку Тагера использовала в качестве модулятора света ячейку Керра, что приводило к переменной оптической плотности звуковой дорожки. Как следует из одного из патентов [6], при воспроизведении записи в системе Тагера не требовался фотоэлемент.
На рисунке 2 изображён конденсатор переменной ёмкости, образованный с помощью двух металлических пластин 2 и 3 с помещённой и пропускаемой между ними светочувствительной кинолентой с записью 1. Изменение ёмкости происходит за счёт разной плотности, нанесённой на плёнку фотоэмульсии. Пластины подключены по типу конденсаторного микрофона ко входу усилителя 4, на выходе которого включён репродуктор 5.
Хотя в первом звуковом полноформатном фильме «Путёвка в жизнь» был использован способ записи Тагера, тем не менее в дальнейшем более широкое распространение получил способ Шорина.
Этому способствовало также ещё одно его изобретение, которое получило название «шоринофон». Запись звука в шоринофоне производилась путём вырезания рубиновым или корундовым резцом волнообразной бороздки.
При воспроизведении использовалась специальная рубиновая игла [4]. Звукозапись на шоринофоне осуществлялась тем же способом, что и на грампластинке, только вместо дисков использовалась свёрнутая в рулон киноплёнка или целлулоидные диски. Такой подход обеспечивает хорошую сохранность записи и бо¢льшую её продолжительность.
В частности, на 35-миллиметровой плёнке можно расположить 50 аудиодорожек. Скорость записи, как и в установках звукового кино, составляла 465 мм/с. 300 м плёнки хватало на 8 ч работы. Целлулоидные диски обеспечивали время звучания до 3,5 минут.
В беседе журнала «Радиофронт» с Александром Фёдоровичем [7] отмечалось, что все виды записи звука (оптическая и механическая на плёнку, механическая на целлулоидные диски) полностью обеспечивают нужды радиовещания.
Шорин говорил: «Метод механической записи звука (шоринофон, см. рис. 4) имеет исключительное значение для местного радиовещания, так как записи целых опер в исполнении лучших сил страны можно передавать на периферию. <…> Шоринофон последней конструкции, разработанный в ВГИТИС (авт. НИИ-10), имеет ряд усовершенствований. Они заключаются в наличии антишумовой системы и кассет для непрерывной записи звука в течение часа и более…»
Заключение
Если проанализировать творческий путь Александра Фёдоровича Шорина, то бросается в глаза очень важная особенность. За свою короткую жизнь он сменил несколько мест работы и направлений деятельности.
Два примера. 1919–1922 годы, Нижегородская радиолаборатория. По личной просьбе А. Ф. Шорин освобождён от обязанностей управляющего НРЛ. Далее 1936–1939 годы, ВГИТИС (НИИ-10). Опять по личной просьбе Шорин освобождён от обязанностей директора. В обоих случаях он увольнялся по собственному желанию, без всякого сожаления расставаясь с креслом руководителя, имея положительные отзывы вышестоящего руководства. И это делалось не ради более высокого оклада или продвижения по карьерной лестнице, а исключительно ради науки. Чтобы с головой окунуться в решение новой научной или технической идеи, чтобы применить свою творческую энергию и инициативу на новом месте и в новом коллективе. Кажется, это помогло ему избежать репрессий 30-х годов. Ведь поводов для наказания у учёного было в то страшное время достаточно. В прошлом Шорин – белогвардейский офицер, да и многократные заграничные командировки в советское время (в США – три раза, в Европу – пять раз) могли вызвать вопросы у бдительных органов НКВД.
Но самое главное, что поражает в творческом пути Александра Фёдоровича, это широкий круг решённых им проблем. Буквопечатающие радиотелеграфные аппараты, первые громкоговорящие радиоустановки, звуковая кинематография, аппараты оптической и механической звукозаписи, телевизионные кинопроекторы и, наконец, главное дело всей его жизни – радиоуправляемая телемеханическая военная техника.
Александр Фёдорович Шорин умер 21 октября 1941 года, находясь в эвакуации в Ульяновске. Похоронен на Воскресенском кладбище Ульяновска.
Эту статью автор начал с упоминания о 50-летнем юбилее посадки на Луну первого в мире управляемого (по радио) советского лунохода [8]. Можно рассматривать этот луноход, оставшийся на Луне после выполнения своей миссии, как своего рода вечный памятник всем тем большим коллективам учёных, инженеров и рабочих, совершивших научный подвиг. И, конечно же, как дань уважения первопроходцу телемеханики Александру Фёдоровичу Шорину.
Литература
- Попов А. С. Прибор для обнаружения и регистрации электрических колебаний. Журнал Русского физико-химического общества. Т. 27. 1895.
- Бартенев В. Г. Об истории отечественной телемеханики. Современная электроника. 2017. № 5.
- Бартенев В. Г. 90 лет Остехбюро. Современная электроника. 2011. № 4.
- Урвалов В. А., Шошков Е. Н. Александр Фёдорович Шорин. М. Наука. 2008.
- Пат. 12301. Шорин А. Ф. Устройство для записи звуков на кинематографической ленте. Заявл. 19.01.28. Выдан 31.12.29.
- Пат. 11631. Тагер П. Г. Устройство для воспроизведения звуков, записанных на кинематографической ленте. Заявл. 28.06.28. Выдан 30.08.29.
- Шорин А. Ф. Проблемы звукозаписи. Журнал «Радиофронт». 1937. № 5.
- Энциклопедия «Космонавтика». Советская энциклопедия. М. 1985.
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
