Кларк Артур Чарльз

Голоc через океан

Артур Кларк и его книга

Поразившие мир космические полёты были бы невозможны без современных замечательных средств связи. Благодаря им наша планета приняла из океана Вселенной сигналы искусственных спутников Земли, услышала голос посланца Советской страны Юрия Гагарина, а затем и голоса других наших героев-космонавтов. Благодаря космовидению мы с восхищением следим за их работой в летящем космическом корабле. Земля принимает большой объём бесценной информации, передаваемой автоматическими устройствами спутников и космических научных станций. Недалёк день, когда станет возможен регулярный межконтинентальный обмен телепрограммами.

И нам трудно представить, что было время, когда такой же восторг вызвали слова первой телеграммы, прошедшей через земной – Атлантический океан. Этот момент ознаменовал начало важного этапа в развитии электрической связи, без которого немыслимы её дальнейшие достижения.

Книга Артура Кларка понравится читателям. Он сумел захватывающе интересно рассказать о том, как была установлена сначала телеграфная, а затем и телефонная связь между Европой и Америкой, сблизившая народы этих континентов, разобщённые прежде просторами Атлантики.

История любой отрасли техники изобилует примерами преодоления трудностей, рискованными и остроумными решениями, подлинно драматическими, а порой и курьёзными эпизодами. Не составляет исключения и электросвязь, в истории которой эпопея прокладки трансатлантических кабелей – пожалуй, наиболее яркие страницы. Вскоре исполнится 100 лет существования телеграфной связи между восточным и западным полушариями. Однако мало кто знает, что покорению Атлантического океана электричеством предшествовало десятилетие упорных поисков, романтики героического труда, ошибок и побед.

Этой вехе в развитии мировой культуры и техники посвятил один из очерков цикла "Звёздные часы человечества" Стефан Цвейг. Момент установления электрической связи через Атлантику он справедливо оценил как поворотный момент в ходе истории, определяющий не только настоящее, но и будущее целых народов. Подобно вечным звёздам, писал Цвейг, такие мгновения неизменно сияют в "ночи забвения". Его, как психолога, во всей трансатлантической эпопее 1856-1866 гг. интересовала, главным образом, "сильная личность", оказавшая решающее влияние на исход исторического события; этим человеком был неутомимый делец Сайрус Филд.

Артур Кларк – популяризатор науки. Его привлекло в этой теме другое – возможность показать прогресс техники, в частности электросвязи, взаимозависимость развития различных областей человеческих знаний. Он пишет о всём комплексе технических и исторических предпосылок, позволивших реализовать грандиозный проект. Десять лет спустя после установления трансатлантической телеграфной связи был изобретён телефон, но лишь через девяносто лет, в 1956 г., первый телефонный кабель пересёк океан, вобрав в себя целый ряд важнейших научных открытий. Сейчас на дне Атлантики круглосуточно несут вахту пять кабельных линий высокочастотной телефонной связи. По ним одновременно могут разговаривать несколько сот абонентов, а также передаваться телеграммы и фототелеграммы, концертные программы и даже хроникальные кинофильмы. На очереди разрешение следующей технической проблемы – осуществление через океан телевидения.

Обо всём этом Кларк пишет с большим пониманием дела и стремлением донести техническую суть до широких читательских масс.

* * *

Артур Чарльз Кларк родился в 1917 г. в Майнхеде (Англия). Окончил физико-математическое отделение Лондонского университета. В годы войны, будучи лейтенантом ВВС, осваивал радиолокационное оборудование. В конце 1945 г. опубликовал техническую статью о внеземных средствах связи, затем ещё ряд статей по электронике и радиолокации. В течение нескольких лет работал заместителем редактора научного журнала, посвященного проблемам физики, выступал в печати и по радио с комментариями на космические темы.

Член Королевского астрономического общества, Кларк дважды, в 1946-47 и в 1950-53 гг., избирался председателем Британского общества межпланетных сообщений.

Литературная деятельность А. Кларка началась в 1947 г. Он написал множестве рассказов и около 30 крупных научно-популярных и научно-фантастических произведений, изданных на многих языках. В 1950 г. вышла его первая книга "Межпланетный полёт", через год последовала принесшая автору мировую известность "Разведка космоса", затем появились "Путешествие в космос", "Пески Марса", "Небесные острова", "Исследование Луны", "Экспедиция на Землю", "Город и звёзды" и другие. Эти книги выдвинули Кларка в число выдающихся научных фантастов мира.

Сэр Артур Чарльз Кларк

Став искусным аквалангистом и увлекшись подводными фотосъемками, Кларк совместно с искателем жемчуга канадцем Майком Уилсоном в 1955 г. совершает экскурсию вдоль Большого Барьерного рифа у восточного побережья Австралии, а в 1956 г. исследует подводные окрестности Цейлона. Описаниям подводных приключений, во время которых был обнаружен погребённый на дне океана храм трёхтысячелетней давности, посвящены книги "Коралловый берег" и "Рифы Тапробана". Чёрно-белые и цветные авторские иллюстрации к этим книгам явились первыми в мире фотокадрами одного из самых красочных подводных царств на земле.

В дальнейшем творчество Кларка питают две струи – его любовь к земным океанам и интерес к океану космическому. Наряду с "Сотворением Луны", "Земным светом", "Лунной пылью", "Юным путешественником в космосе", "Сквозь море звёзд" появляются книги "Море бросает вызов", "Первые пять саженей", "Мальчик в подводном мире".

Если в большинстве произведений Кларка разрабатывается тема космической фантастики, то книгу "Далеко вглубь" можно считать примером фантастики подводной. Автор описывает жизнь Тихого океана в районе Австралии через 75 лет и показывает, как использует человечество для своих нужд океанскую флору и фауну. В одной из последних книг – "Контуры будущего" – Кларк касается проблем дальнейшего развития различных областей науки и техники.

В настоящее время Артур Кларк живёт на полюбившемся ему Цейлоне, где возглавляет местную Астрономическую ассоциацию.

Неоднократно произведения Кларка получали премии и признавались лучшими образцами научно-популярной и научно-фантастической литературы. В 1962 г. ему была присуждена Международная премия Калинги (название древнего индийского государства, расположенного на территории современного штата Орисса). Учреждённая в 1951 г., эта ежегодная премия служит для поощрения деятельности выдающихся популяризаторов науки. Кларк – десятый лауреат премии Калинги и первый писатель, которому она присуждена за освещение проблем космоса.

Привлекательность творчества Кларка обусловлена его литературным дарованием, фундаментальными научными знаниями, широким кругозором, исключительно богатым воображением, своеобразным сильно развитым ассоциативным мышлением. В лице Кларка сочетаются компетентный учёный и романтик-мечтатель.

Советский читатель пока ещё мало знаком с творчеством Артура Кларка. В сборнике научной фантастики "Чёрный столб" и в "Альманахе научной фантастики", выпущенных в 1964 г. издательством "Знание", опубликованы три его рассказа, в журнале "Наука и жизнь" печатались "Пески Марса", в журнале "Вокруг света" – "Лунная пыль".

* * *

"Голос через океан" – первое произведение А. Кларка, выпускаемое в Советском Союзе отдельным изданием, — занимает несколько особое место в его творчестве. Книга посвящена столетней истории установления электрической связи через океанские просторы. Без преувеличения можно сказать, что это первая книга научно-технического жанра, в которой с такой полнотой и так популярно освещены различные этапы создания и усовершенствования средств дальней связи и многообразие возникавших и продолжающих возникать при этом проблем.

Главные достоинства книги – её гуманизм, вера во всемогущество человека, силу его разума, воли. Всё повествование пронизано идеей интернационального сотрудничества, объединения усилий учёных и инженеров различных стран в борьбе за прогресс человечества. Научные открытия, изобретения должны служить всем народам, способствовать миру и взаимопониманию между ними – такова основная мысль произведения.

Книга как бы синтезирует знания автора в области физики и океанологии, электро- и радиосвязи, электроники и астрономии. Читатель узнает о зарождении телеграфа и телефона и о конструкциях глубоководных кабелей, о подводных усилителях и о судах-кабелеукладчиках, о связи с помощью искусственных спутников Земли и о строении океанского дна, о гуттаперче и полиэтилене, об ионосфере и полупроводниках. Он познакомится с выдающимися учёными Томсоном и Хевисайдом, с изобретателем телефона Беллом и "душой Великого предприятия" по прокладке межконтинентального кабеля – Сайрусом Филдом, с кораблестроителем Изамбаром Брюнелем и океанографом Мэтью Мори. Пишет Кларк занимательно, с большим юмором, вплетая в ткань рассказа любопытные эпизоды из области истории, нравов общества и психологии отдельных деятелей науки, привлекая яркий документальный материал. Он использует, в частности, репортажи журналистов викторианской эпохи, бывших очевидцами экспедиций по прокладке первого трансатлантического кабеля.

Кларк увлекает нас и роковой, но одновременно счастливой судьбой величайшего корабля своего времени "Грейт Истерна", и неудачей проекта прокладки линии из Америки в Европу через Аляску, Дальний Восток и Сибирь, и описаниями знаменитого американского научного центра "Лаборатории Белла". Но автор не теряет при этом чувства меры и убедительно даёт понять, что прогресс науки и техники обусловлен не случайностями, а целеустремлённым, всепоглощающим напряжённым поиском, неуклонным стремлением к достижению поставленной цели.

И всё же читателя не всё удовлетворит в этой книге. В описаниях чрезмерно преобладает английский опыт, имена английских учёных и инженеров. Это несколько искажает историю мировой техники, в частности электросвязи. Говоря о зарождении и развитии радиосвязи, Кларк не назвал гениального изобретателя радио Александра Степановича Попова. Автору следовало также рассказать о весьма значительном вкладе в развитие электрического телеграфа, сделанном выдающимся русским электротехником Б. С. Якоби, о датском инженере в области кабельной техники Карле Крарупе, об американском изобретателе профессоре М. Пупине и французском – Шарле Бодо. Рассказывая в деталях об электрическом телеграфе сэра Ф. Рональдса, автор не упоминает о его предшественнике испанском инженере Ф. Сальва.

Порой встречаются несоответствия между авторской трактовкой явлений и их физической сущностью. Некоторые разъяснения и аналогии Кларка мало дают для понимания описываемых им процессов. В частности, это относится к объяснениям законов передачи по линиям связи, принципов многоканальной высокочастотной телефонии.

Издательство выпускает сокращённый перевод книги Артура Кларка. Сокращены, главным образом, подробности, представляющие интерес в основном для английских читателей, а также некоторые технические описания, для полного понимания которых необходимы специальные знания в области электросвязи и электроники.

Специфическая трудность возникла с небольшой предпоследней главой "Линии последующих лет". Автор дописал эту главу в 1959 г., т. е. через три года после сооружения первой трансатлантической телефонной линии. За этот короткий срок были проложены лишь две новые трансокеанские линии. Направления развития трансокеанской телефонии в ту пору были ещё не полностью ясны. Естественно, что автор и не мог изложить эти вопросы более подробно. Он лишь упомянул о первых опытах с кабелем без брони, который через несколько лет стал основным типом глубоководного кабеля связи.

В настоящее время найдены принципиально новые технические решения, позволившие резко увеличить протяжённость и повысить экономическую эффективность подводных кабельных линий связи.

Исходя из интересов читателей и преследуя цель полноты освещения вопроса, начало указанной главы опущено, а оставшаяся часть объединена с последней главой – "Будущее". Наиболее характерные особенности современной трансокеанской телефонии описаны в послесловии.

* * *

Подводный кабель – главное действующее лицо повествования. Это определило характер и объём комментариев и примечаний, помещённых с целью сообщить читателю как можно больше сведений об этом важнейшем элементе телефонных, телевизионных и телеграфных систем.

Книга дополнена значительным количеством иллюстраций.

"Голос через океан" с интересом прочтут и инженеры – электротехники и связисты, и студенты электротехнических вузов и техникумов, и вообще все те, кто интересуется прогрессом науки, её историей и творцами.

I. ВСТУПЛЕНИЕ

Эта история рассказывает о замечательной победе человека в его многовековой борьбе с океаном, об огромном мужестве и высоком научном подвиге первооткрывателей, о риске, с которым был сопряжён путь к достижению намеченной цели. И хотя одержанная в этой борьбе победа в той или иной мере касается каждого из нас, большинство людей о ней почти ничего не знает.

Цивилизованное общество не может существовать без эффективных видов связи. Теперь трудно представить себе то время, когда для доставки какого-либо сообщения через океан требовался целый месяц (при попутном ветре) и столько же для того, чтобы получить ответ. Как в таких условиях осуществлялись бы современная международная торговля и культурный обмен? Новости из других частей света были бы подобны тем "сведениям", которые астрономы получают об отдалённых звёздах, т. е., вероятно, мы узнавали бы о том, что случилось давным-давно и с чем теперь уже ничего нельзя поделать.

И тем не менее, большую часть своей истории человечество находилось именно в таких условиях. Королева Виктория, вступив в 1837 году на трон, имела средства сообщения с отдалёнными частями своей империи не более быстрые, чем те, которыми располагал Юлий Цезарь.

Правда, применялась система семафоров, при которой сигналы – буквы обозначались различным положением подвижных крыльев, прикреплённых к высоким башням – в общем что-то напоминающее семафоры устаревшей теперь системы железнодорожной сигнализации. Однако пользоваться таким видом связи для передачи смысловых текстов было, вероятно, нелегко.

На протяжении пяти тысяч лет скачущая лршадь и гонимый ветром парусный корабль служили человечеству самыми быстрыми средствами сообщения. Только учёным-исследователям начала XIX века удалось, наконец, узнать некоторые любопытные свойства электричества, с помощью которых за сравнительно короткий срок был изменён облик мира и разрушены вековые барьеры времени и расстояния, разделявшие народы.

Как только было обнаружено, что электрический ток проходит по проводам с огромной скоростью, которую даже невозможно измерить, изобретательные экспериментаторы многих стран попытались использовать это свойство для передачи сообщений на расстояние. В результате был создан электрический телеграф, который уже к 1840 году вышел за пределы лабораторий и стал инструментом колоссальных возможностей. В течение десятилетия телеграф охватил большую часть Европы и заселённые районы Северной Америки, но всякий раз останавливался у берегов океана, который ещё долгое время оставался для него непреодолимым препятствием.

Как, в конце концов, люди победили океан и была установлена сначала телеграфная, а затем телефонная связь между Европой и Америкой, и рассказывает эта книга.

Столетие назад группе дальновидных и предприимчивых людей ценой невероятных усилий удалось проложить телеграфный кабель по дну Атлантического океана и одним нажатием телеграфного ключа мгновенно уничтожить пропасть расстояния, разделяющую Европу и Америку. Однако этот первьш триумф, к сожалению, оказался непродолжительным. Океан был слишком силен, чтобы дать связать себя такой слабой нитью. Вскоре оба континента вновь стали так же далеки друг от друга, как и прежде. Но последующие восемь лет огромного упорного труда и подлинного мужества всё же увенчались успехом и привели к прокладке действующего трансатлантического телеграфного кабеля. В целом же вся эпопея является примером высочайшего инженерного подвига, поучительного и в наши дни.

Викторианцы строили добротно. Некоторые кабели, проложенные в прошлом столетии, продолжают безотказно действовать и сегодня, хотя через них прошли миллионы слов. В средней части Атлантики, например, имеется участок кабеля, который исправно работает с 1873 года. За это время богословы буквально неистовствовали, пытаясь опровергнуть учение Дарвина. Супруги Кюри открыли радий. Двое велосипедных механиков в штате Северная Каролина приспособили мотор к огромному воздушному змею. Эйнштейн бросил работу в Бюро патентов. Ферми сложил батарею из урановых блоков на теннисном корте Чикагского университета. Наконец, первая ракета была запущена в космос. Пожалуй, трудно назвать другое техническое устройство, которое служило бы столь продолжительно, в то время как в мире вокруг него произошло столько удивительных перемен.

Однако подводный кабель того времени имел существенный недостаток. По нему можно было передавать телеграфные сигналы, но невозможно – исключая короткие расстояния – транслировать более сложные, звуковые, колебания, составляющие человеческую речь. Иными словами, этот кабель нельзя было использовать для телефонной связи.

Телефон, изобретённый Грэхемом Беллом в 1876 году, открыл новую эру в области связи, но не смог сразу оказать существенного влияния на систему подводных кабелей. Технические требования, предъявляемые к передаче человеческой речи по подводному кабелю на большие расстояния, были настолько сложны, что казались невыполнимыми.

Открытие радио коренным образом изменило ситуацию и бросило серьёзный вызов подводному кабелю. К великому удивлению учёных, обнаружилось, что Земля окружена невидимым "зеркалом", отражающим радиоволны, которые в противном случае исчезали бы в мировом пространстве. Это зеркало – ионосфера – позволяет путём одного или нескольких отражений от неё передавать радиоволны вокруг земного шара. Но ионосфера – не однородный стабильный слой; она постоянно изменяется под влиянием Солнца и особенно резко во время солнечных возмущений, В результате радиоволны, отразившись от ионосферы, могут не попасть в нужный район на земле и радиосвязь на далёкие расстояния станет просто невозможной. Но даже при благоприятных условиях радиоволны вбирают в себя всё разнообразие звуков Вселенной, которая является весьма шумным местом для радиосвязи. Паскаль, который сетовал на то, что молчание бесконечного пространства ужасает его, был далёк от истины. Он изумился бы, узнав, что Вселенная полна грохота солнечных извержений, взрывающихся звёзд и сталкивающихся галактик. И вот в условиях таких электромагнитных помех происходят радиопередачи с одного континента на другой.

Тем не менее, в 1927 году люди установили радиотелефонную связь через Атлантический океан, которая в тече ние тридцати лет оставалась единственным средством передачи звуков человеческого голоса из Европы в Америку. Вероятно, здесь уместно заметить, что у большинства людей об этом виде связи было неправильное представление. Они считали, что трансатлантическая телефонная связь осуществлялась не посредством радио, а посредством подводного кабеля. Один немецкий шпион, например, утверждал даже, что, подключившись к подводному кабелю, подслушивал "телефонные" разговоры между Рузвельтом и Черчиллем. Но, увы, Рузвельт умер за 12 лет до того, как люди смогли разговаривать друг с другом через толщу Атлантического океана.

Только в 1956 году удалось проложить первую телефонную линию между Европой и Америкой. Непреложные "законы", утверждавшие невозможность передачи звуков человеческого голоса по подводному кабелю на расстояние в несколько сот километров, были аннулированы вследствие нового, смелого подхода ко всей проблеме в целом: на дно океана была уложена система, состоящая из кабеля и более ста усилителей, каждый из которых представляет собой сложнейшее устройство.

Любое значительное инженерное сооружение, особенно если оно долгое время считалось неосуществимым, вызывает чувство восторга и интеллектуального удовлетворения. В самом деле, гигантский мост, небоскрёб или океанский лайнер каждый может увидеть и выразить к ним своё отношение. Подводный же кабель, являясь не менее замечательным и не менее грандиозным сооружением, скрыт от взоров людей. Он скромно выполняет свою работу во тьме пучины, в мире вечной ночи, холода и огромных давлений, в обществе глубоководных чудищ. И тем не менее, этот кабель – жизненный нерв современного общества, подобный нервам живого организма, это неотъемлемая часть общей мировой системы связи; отказав однажды, она поставила бы человечество в условия разобщённости, отбросила бы его назад к предкам. Значение трансатлантического кабеля трудно переоценить.

По характеру изложения материала эта книга делится как бы на две части. Первая – более романтична; она повествует о героических буднях первооткрывателей; о том, как в борьбе с силами природы разрушались и сколачивались огромные состояния; о том времени, когда легендарный корабль "Грейт Истерн" господствовал на море. Часть вторая рассказывает о наших днях. Она несколько ближе к технике, в ней меньше приключений из области физики. И всё же, я полагаю, она не будет в тягость тем, кто не имеет специальных технических знаний. Здесь мне хотелось бы подчеркнуть, что книга в целом не является историей подводной связи, однако отражённые в ней исторические моменты довольно правдивы, хотя описания и не претендуют на всеобъемлющий характер.

Откровенно говоря, моя цель состояла в том, чтобы развлечь читателя, а не учить его, и одновременно сообщить ему нечто новое, интересное из области электросвязи. Поэтому всякий раз, когда обстановка позволяла, я переключался на описание каких-либо занимательных подробностей, так или иначе связанных с темой. Конечно, для понимания предмета немного даст знание, например, того, как Оливер Хевисайд заваривал чай и почему монокль лорда Кельвина совершил переворот в области электрических измерений; зачем полковник из штата Кентукки приехал на Уайтхолл; как компания "Вестерн Юнион" потеряла в Аляске три миллиона долларов и, наконец, какие удивительные вещи делали викторианцы из гуттаперчи. Однако именно эти мелочи, мне кажется, придают рассказу яркость, объёмность, и я не жалею о том, что включил их в книгу. История установления телеграфно-телефонной связи через Атлантику является примером пути, по которому шли вместе к прогрессу, добиваясь общей цели, люди различных национальностей. Прокладка кабелей через океан – классический образец такой кооперации интернациональных сил. Теперь, когда люди могут, наконец, говорить через Атлантику без каких-либо помех, прекрасно слыша друг друга, началась новая эра связи, которая оказывает существенное влияние на политические, торговые и социальные отношения континентов.

Музыкальные концерты, театральные постановки, дискуссии – вся гамма радиоразвлечений теперь транслируется без какой-либо потери их качества. Радиовещательные сети двух континентов соединены и ведут совместные передачи с ясностью звука, невозможной в дни, когда связь осуществлялась лишь посредством радио. В те времена при разговоре с заокеанским собеседником вы пытались перекричать целый шторм звуковых помех. Сегодня вы беседуете с ним совершенно спокойно, и вам трудно поверить, что он находится на противоположной стороне Атлантики. Такой телефонный разговор вызывает чувство присутствия собеседника, почти полного с ним контакта, и это просто нужно испытать, чтобы должным образом оценить. Значение такого вида связи, его влияние на культурный обмен чрезвычайно велики.

II. ПОЯВЛЕНИЕ ТЕЛЕГРАФА

Электрический телеграф, подобно большинству великих изобретений, имеет большую, сложную и спорную историю. У России, США, Германии, Англии, пожалуй, равные основания претендовать на приоритет в этой области. И хотя имя Сэмюэля Морзе упоминается чаще других в связи с изобретением телеграфа, на самом деле он не был его изобретателем. 24 мая 1844 года Морзе действительно передал по телеграфу своё ставшее историческим "сообщение": "What hath God wrought?" – "Что сотворил Господь?" (вопрос, на который, кстати, до сих пор ещё не найден подходящий ответ). Однако в истории телеграфа за период с 1753 по 1839 годы насчитывается более 47 различных систем. Многие из них, правда, так и остались на бумаге, но были и такие, которые стали фундаментом современной телеграфии.

Сконструированная Земмерингом в Мюнхене в 1809 году система так называемого химического телеграфа может с успехом претендовать на первую заслуживающую внимания попытку применить электричество для передачи сообщений на далёкие расстояния. Вообразите устройство, в котором каждой букве алфавита соответствует свой электрический провод, подключённый к наполненному водой стеклянному сосуду. При прохождении тока по проводу в том или ином сосуде выделяются пузырьки водорода, что указывает наблюдателю, какая буква передана. Этот метод был замечательным достижением того времени. Он привлёк к себе внимание многих исследователей, но в таком виде на практике, конечно, едва ли мог быть применим.

Самуил Томас фон Земмеринг и его пузырьковый телеграф

Более сложная система, основанная на свойствах статического алектричества, была создана в 1816 году Фрэнсисом Рональдсом (1788-1873). В своём саду в Хэммерсмите Рональдс смонтировал 13-километровую линию из подвесного провода и читал передаваемые по нему сообщения по отклонениям лёгких подвижных шариков, особым образом подключённых к концу провода. Будучи наэлектризованными, эти шарики взаимно отталкивались, принимая положение, условно обозначающее переданную букву. Нужно отдать должное сэру Фрэнсису, который с исключительной ясностью сознавал общественное и международное значение такого вида связи. Его брошюра, опубликованная в 1823 году, была первым печатным трудом в области электрического телеграфа. Она содержала главным образом предложения по определению места и характера возможных повреждений телеграфной линии.

Френсис Рональдс и его установка для передачи электрических сигналов

Однако Рональдс родился, по всей вероятности, слишком рано. Его идеи оказались впереди эпохи и не нашли поддержки в высоких кругах. Британское Адмиралтейство, например, в ответ на предложенную им систему телеграфа заявило: "Их светлости вполне удовлетворены существующей системой телеграфа и не намерены заменять её другой". А между тем, Военно-морской телеграф того периода представлял собой исключительно жалкое зрелище. Это был ряд семафорных вышек, расположенных на видимом расстоянии одна от другой, с помощью которых можно было в ясную погоду передавать сообщения из Портсмута в Лондон не намного быстрее, чем на пони-экспресс[1].

Вышка семафорного телеграфа Клода Шаппа

Впоследствии секретарь Адмиралтейства, подписавший Рональдсу отказ, словно по иронии судьбы, поместил в Британской энциклопедии статью по вопросам телеграфии, а в бывшем доме сэра Фрэнсиса поселился Уильям Моррис[2], известный своими проповедями возврата к прошлому как средства, по его мнению, избавляющего человечество от пугающей неизвестности будущего, куда вели идеи людей, подобных Рональдсу.

Системам Рональдса, Земмеринга и других изобретателей того времени не суждено было проявить себя на практике. Эти системы не имели простых и чувствительных устройств для приёма и передачи сигналов, были громоздкими и не пригодными к работе.

Действительно великое открытие произошло в 1820 году, когда датский учёный Эрстед обнаружил, что электрический ток, проходящий по проводнику, может вызывать отклонения. магнитной стрелки, расположенной вблизи него. Это дало возможность впервые использовать электричество как силу физического воздействия, а затем создать громадное множество разнообразных двигателей, генераторов, телефонов, реле, счётчиков, громкоговорителей и других электромагнитных устройств – замечательных и самых многочисленных слуг цивилизации.

Павел Львович Шиллинг

Пять лет спустя, в 1825 году, русский учёный П. Л. Шиллинг (1786-1756) впервые использовал это свойство электрического тока в телеграфном деле. Он изобрёл магнитный телеграф, в котором буквы обозначались положением стрелки-указателя, передвигающейся по белому и чёрному сегментам специальной карты, а передача телеграфных сообщений производилась двухсигнальным алфавитным кодом, составленным Шиллингом. Тот же принцип лёг впоследствии в основу знаменитого кода Морзе. Буква "А", например, обозначалась положением указателя на чёрном, а затем на белом сегментах карты; буква "Несоответственно на чёрном и чёрном сегментах; "С" – на чёрном, белом, белом и т. д.

Так сложилась основа электрического телеграфа, который спустя 11 лет несколько видоизменился и нашел, наконец, свое практическое применение. Случилось это почти одновременно в Америке и в Англии. В 1836 году, обучавшийся в Гейдельберге английский студент-медик В. Ф. Кук (1806-1879), узнав о работе Шиллинга в области телеграфа, настолько заинтересовался новым видом связи, что решил немедленно отказаться от своей будущей профессии врача и заняться телеграфией. Как ему казалось, у него в этой области возникли блестящие идеи. Но их осуществление требовало специальных знаний, которых сам он, к сожалению, не имел и поэтому нуждался в квалифицированной консультации. Для поисков такого специалиста Кук вернулся в Англию и там сумел привлечь к работе известного английского физика, профессора Королевского колледжа в Лондоне Чарльза Уитстона (1802 – 1875), чьё имя, между прочим, связано со многими выдающимися достижениями в области электричества. Уитстон предложил, в частности, метод измерения сопротивления проводников путём уравновешивания неизвестной величины известной и разработал прибор – знаменитый мост Уитстона.

Чарльз Уитстон (Wheatstone)

Уже в 1837 году Кук и Уитстон сумели запатентовать свой первый телеграф. Его испытание провели в том же 1837 году между двумя железнодорожными станциями в Лондоне на линии протяжённостью около двух километров. Приёмными устройствами телеграфа были приборы так называемого стрелочного типа, где буквы обозначались отклонением стрелок вправо или влево, в зависимости от получаемого сигнала.

Схема одного из телеграфных приемников Уитстона и Кука. Передается буква, лежащая на пересечении стрелок.

Система в целом была громоздкой и действовала медленно; тем не менее, с её помощью сообщения мог передавать и принимать даже неквалифицированный персонал, что, по-видимому, явилось одной из причин использования приборов такого типа даже в XX веке на глухих железнодорожных станциях Англии.

Дальнейшее развитие железных дорог и электрического телеграфа пошло рука об руку. Новые быстрые средства транспорта не могли обойтись без быстрой связи. За несколько лет сеть железных дорог и телеграфных линий получила распространение на большей части Европы. К тому воемени Кук и Уитстон уже сумели сколотить состояния. Их успех вместе с тем стал концом их дружбы. Начался долгий и беспредметный спор о приоритете в изобретении телеграфа, хотя ни Куку, ни Уитстону, как известно, он не принадлежал.

Сэр Уильям Ф. Кук (Cooke)

В этот же период по другую сторону Атлантического океана – в Америке – происходили аналогичные события. Художник-портретист среднего таланта Сэмюэль Финлей Бриз Морзе (1791-1872) также занимался разработкой электрического телеграфа. Как увидит читатель, в историях Кука и Морзе имеется поразительное сходство. В своих обычных занятиях Морзе не имел ничего общего с техникой и, в частности. с электричеством. В 1832 году, возвращаясь из Европы в США, он узнал о телеграфе из случайной беседы со своим попутчиком.

Сэмюэл Морзе

Услышанное, видимо, произвело на него такое впечатление, что по прибытии домой он немедленно занялся опытами в области телеграфной связи. Работа поглотила всё его время. Лишь необходимость зарабатывать на жизнь вынуждала его иногда прибегать к прежним занятиям. Попытки получить сколько-нибудь ощутимую финансовую поддержку государственных учреждений или частных предпринимателей, как правило, оканчивались ничем. Кроме того, Морзе не имел необходимых знаний для того, чтобы претворить в жизнь свои идеи, и так жe был вынужден искать квалифицированную помощь. В этом вопросе ему исключительно повезло. К своим разработкам он привлёк выдающегося учёного Джозефа Генри (1797-1878) – первооткрывателя в области электромагнетизма, именем которого названа единица индуктивности. Впоследствии, как будто для полноты сходства, и в этом содружестве возник неприличный скандал из-за приоритета.

Джозеф Генри

Но как бы то ни было, к концу 1830-х годов была создана новая, действительно замечательная система телеграфа, отличающаяся поразительной простотой. Она воспринималась как нечто всегда существовавшее. При взгляде на неё терялось ощущение, что её вообще кто-нибудь создавал. Прежние системы телеграфа имели множество проводов, сложные и неудобные в обращении аппараты; эта – состояла из одного провода (второй заменяла земля), имела простой и удобный передатчик в виде ключа для замыкания и размыкания электрической цепи и автоматический приёмник для записи сигналов. Сигналы передавались специальным кодом, в котором буквы обозначались комбинациями точек и тире; импульсы тока определённой длительности заставляли колебаться электромагнитное перо приёмного устройства, воспроизводящее точки и тире на ленте. Мало того, сигналы кода стали принимать и просто на слух, как относительно короткое или длинное звучание. Вскоре телеграфисты настолько усовершенствовали своё мастерство, что могли принимать и передавать сигналы с невероятной скоростью, при которой ухо непосвящённого человека слышало лишь непрерывное звучание. Теперь, когда огромную армию телеграфистов в значительной мере вытеснили специальные аппараты, такое высокое мастерство приёмо-передачи на слух встречается довольно редко. В нём, видимо, уже отпала прежняя необходимость, а код Морзе (точнее, его эквиваленты) стал главным образом языком машин.

Разновидности "двоичных" телеграфных кодов

Телеграфный ключ – символ эпохи

После многолетних бесплодных попыток продать своё изобретение и безуспешной поездки с этой целью в Европу Морзе удалось, наконец, в 1842 году получить от американского Конгресса 30 тысяч долларов на постройку телеграфной линии между Вашингтоном и Балтимором. Долгие споры велись в Конгрессе по этому вопросу. Конгрессмены никак не могли уяснить, что такое телеграф, магнетизм и т. п. Но всё-таки Морзе получил обещанные 30 тысяч, а спустя два года Америка получила телеграф, без которого огромный континент не смог бы стать тем, чем он стал теперь.

Прототип телеграфной линии, собранной Морзе на мольберте.

Схемы приемопередачи по Морзе, а также позднейших изобретений Морзе: реле и усилителя-повторителя

Право рассказать о том, как телеграф распространился от Атлантического океана до Тихого, насколько отчаянной была конкурентная борьба между телеграфными компаниями и т. п., - предоставим американской истории и литературе. Здесь лишь отметим, что немаловажной заслугой Морзе является внедрение электромагнитного реле[3]. Оно открыло возможность передавать сигналы на неограниченно большие расстояния. Это было простое устройство, где слабый ток, приходящий к концу телеграфной линии, использовался лишь для замыкания контактов, которые становились как бы вторым ключом Морзе; замыкаясь, они давали новую посылку тока последующему участку цепи, от другой батареи, и т. д. Так был создан прообраз усилителя (репитера), с которым мы встретимся позже, в соответствующих главах книги.

Примечание Д. Шарле

Как справедливо отмечает Артур Кларк, электрический телеграф – детище ряда стран и народов и своим изобретением обязан деятельности не одного исследователя, а целой плеяды учёных. Во второй половине XVIII века делалось несколько попыток соорудить электростатический телеграф. В 1753 г. шотландский учёный Чарльз Морисон предложил посылать электрические заряды по многочисленным изолированным проволокам, связывающим два пункта. Число проволок должно было равняться числу букв в алфавите. "Шарики на концах проволок, — писал Ч. Морисон, — будут наэлектризовываться и притягивать лёгкие тела с изображением букв"[4]. Сам Морисон не сумел осуществить эту идею, и лишь через двадцать один год, в 1774 г., швейцарский физик Г. Лесаж произвёл несколько удачных опытов телеграфирования, используя свойства электрических зарядов. Ещё до Самуила Земмеринга испанский инженер Франциско Сальва в 1801-1804 гг. сделал попытку использовать открытие гальванического электричества и его электрохимического действия для целей телеграфии. Однако ни электростатический, ни электрохимический ("пузырьковый") телеграф практического применения не получил. Проблему связи по проводам на большие расстояния решило появление электромагнитного телеграфа.

В 1820 г., после опытов Ганса Эрстеда, французский физик Доминик Араго обнаруживает новое явление – намагничивание проводника протекающим по нему током. В результате был создан соленоид. Тогда же (в октябре 1820 г.) выдающимся французским электротехником Андре Ампером – одним из основателей теории электромагнетизма – была высказана мысль о возможности создания электромагнитного телеграфа, основанного на взаимодействии проводника с током и магнитной стрелки. Однако Ампер, подобно изобретателям электростатического и электрохимического телеграфа, предлагал использовать "столько проводников и магнитных стрелок, сколько имеется букв в алфавите, помещая каждую букву на отдельной стрелке". Подобная конструкция телеграфа была бы весьма громоздкой и дорогой. Вероятно, поэтому сам Ампер не осуществил практически своей идеи. Потребовалось ещё некоторое время для создания действующего телеграфа.

Заслуга создания первого практически пригодного электромагнитного телеграфа целиком принадлежит русскому электротехнику Павлу Львовичу Шиллингу. Воздавая ему должное, А. Кларк, однако, не совсем точен в датах. Изобретение Шиллинга относится не к 1825 г., а к 1828-1829 гг. Первый публичный показ электромагнитного телеграфа состоялся в Санкт-Петербурге 9(21) октября 1832 г.

Последующее десятилетие ознаменовалось усовершенствованием электромагнитного телеграфа, сооружением первых действующих телеграфных линий. В частности, Вильям Кук и Чарльз Уитстон (1802-1875 гг.) получили в 1837 г. в Англии патент именно на усовершенствование, а не на изобретение телеграфного аппарата.

В то же время создал свою простую и надёжную конструкцию телеграфного аппарата с записывающим приёмным устройством Сэмюэль Морзе.

К концу сороковых годов прошлого столетия наиболее удобная система телеграфа – телеграф Морзе получил широкое распространение как в Америке, так и в Европе.

В 1839 г. "самоотмечающий" телеграфный аппарат сконструировал также другой выдающийся русский учёный – продолжатель дела Шиллинга академик Б. С. Якоби.

Изобретателю телеграфа П. Л. Шиллингу не довелось построить первую в мире линию электромагнитного телеграфа, хотя он и приступил к проектированию такой (подводной кабельной) линии от Петергофа до Кронштадта. Шиллинг умер в 1837 г.

В 1843 г. по проекту Б. С. Якоби была сооружена подземная линия телеграфной связи, Петербург – Царское Село, имевшая наибольшую по тому времени протяжённость. Длина её составляла 25 км.

В 1844 г. вступила в эксплуатацию 63-километровая воздушная телеграфная линия между Вашингтоном и Балтимором, принесшая 27 мая этого же года всемирную известность её создателю Сэмюэлю Морзе.

III. ЧЕРЕЗ ПА-ДЕ-КАЛЕ

К 1850 году щупальцы электрического телеграфа протянулись по всей Англии. Телеграф разветвился также на большей части Европы и в наиболее заселённых районах Северной Америки, но не смог пройти через океан. Необходимость прокладки кабелей сквозь водные пространства, разделяющие материки и отдельные страны, была бесспорна.

Первый подводный кабель решили проложить в узкой части пролива Па-де-Кале, чтобы установить телеграфную связь между Англией и Францией. В 1840 году профессор Уитстон представил на рассмотрение Палаты Общин план прокладки телеграфного кабеля по дну пролива от Дувра к французскому берегу. Это был первый серьёзный план, заслуживающий внимания (в парламенте к нему отнеслись, как к несбыточной фантазии). Уитстон предварительно провёл опыты передачи сигналов по подводному кабелю, проложенному между судном и маяком в заливе Суонси (Южный Уэльс). Однако эти опыты не являются, между прочим, первыми в истории. Приоритет здесь принадлежит директору Восточно-Индийской телеграфной компании доктору О'Шонесси, который годом раньше проложил первый подводный телеграфный кабель по дну реки Хугли, которая впадает в Бенгальский залив на северо-востоке Индии, недалеко от Калькутты.

Несколько позже, в 1842 году, опыт передачи сообщений по подводному кабелю произвёл и Морзе. Его кабель, защищенный резиной и свинцовой трубкой, был проложен в нью-йоркской гавани. Основываясь на результатах своих исследований, Морзе в 1843 году сказал: "Телеграфная связь через Атлантический океан сейчас для многих кажется немыслимой, но я уверен, что настанет время, когда этот проект будет осуществлён".

По удивительному стечению обстоятельств проект прокладки кабеля через Па-де-Кале был реализован человеком, который не имел никакого отношения к такого рода вещам.

Это был бросивший своё дело продавец антикварных ценностей Джон Уоткинс Бретт. К 45 годам на продаже ценностей он составил состояние и, будучи ещё полон сил и энергии, решил заняться чем-нибудь другим. Его младший брат, инженер Джекоб, увлекался проблемами подводной телеграфии. Видимо, это послужило толчком к организации телеграфной компании под громким названием "Генеральная Океаническая и Подземная Электропечатающая Телеграфная Компания Братьев Бретт".

Джекоб Бретт

Джон Бретт

В результате переговоров с французским правительством Бретты получили концессию на прокладку кабеля через Па-де-Кале, а затем подписали контракт на его изготовление с английской компанией "Гутта-Перча"[5]. Но, как это часто бывает с новыми проектами, всё было стремительно запущено в производство, без учёта многих проблем и предварительного решения ряда вопросов. Об их существовании просто не подозревали. Кроме того, стремительных темпов требовали жёсткие сроки концессии (15 месяцев), невыполнение которых грозило банкротством. Девиз был прост: "Или к первому сентября 1850 года установить связь между Англией и Францией – или потерять всё".

В 1849 г. от президента Французской республики Луи Наполеона Бонапарта (впоследствии император Наполеон III). Англичане Бретты обратились к французскому правительству после безуспешных попыток заинтересовать своим проектом английские официальные и деловые круги.

Наконец, кабель был готов, и шансы на банкротство уменьшились. Кабель представлял собой обычный одножильный медный провод, изолированный гуттаперчей, и был настолько примитивен, что его работа под водой казалась маловероятной[6]. Однако его и не пытались сделать более прочным. Предполагалось, что, однажды проложенный, он будет спокойно лежать на дне пролива, где с ним ничего не может случиться. Только выходящие на берег концы кабеля решили защитить от случайных повреждений свинцовыми трубами.

Радость предпринимателей омрачалась подчас нелепыми вопросами вездесущих скептиков, которые почему-то изо всех сил пытались испортить настроение. Конечно, многие относились к проекту недоверчиво, но особенно активно, как и полагается, вели себя те, кто меньше всего в нём разбирался. Один джентльмен, например, увидев подготовленный к прокладке кабель, очень удивился и заявил: "Люди, которые это организовывают, должно быть, не в своём уме: как можно подёргивать такой длинный и тяжёлый провод, да ещё если он лежит на неровном дне моря?!" Джентльмен был убеждён, что сигналы с одного берега на другой будут передаваться не иначе, как путём подёргивания провода: ну, скажем, примерно так, как это делается в домах вельмож, когда надо вызвать кого-нибудь из многочисленной челяди.

Всего три дня оставалось у Бреттов до окончания срока контракта, когда они смогли, наконец, начать погрузку своего сорокакилометрового кабеля на борт маленького парового буксирчика с громким названием "Голиаф". Кабель, намотанный на большой барабан, диаметром свыше двух метров и длиной пять метров, едва помещался на узкой корме, занимая всю ширину палубы [7].

Утром 28 августа 1850 года "Голиаф" торжественно покинул Дувр и гордо устремил свой нос к французскому берегу. Барабан, возвышавшийся на его корме, словно огромная шпулька пряжи, вращался по мере размотки кабеля. Медленно продвигаясь вперёд, "Голиаф" напоминал рыболова, который натянул леску, пытаясь сорвать зацепившийся крючок. О другой, более совершенной прокладке в то время и не помышляли. Теперь прокладка подводного кабеля производится специально оборудованными судами, где кабель, уложенный виток к витку, лежит в особых трюмах, называемых тенксами.

28 августа 1850 года. "Голиаф", сопровождаемый картографическим судном "Видгеон", прокладывает первый морской подводный кабель между Дувром и мысом Гри-Не. (Современный рисунок)

Итак, метр за метром уходил кабель за борт "Голиафа". Но, к сожалению, он оказался таким лёгким, что не тонул. К нему пришлось подвешивать через каждые сто метров свинцовые грузила, а это вызывало частые остановки, cyeту и вообще замедляло продвижение к цели.

Однако всё обошлось благополучно. В тот же день вечером "Голиаф" подошёл к мысу Гри-Не[8] и при всеобщем ликовании передал второй конец кабеля на французский берег. Кабель тотчас же подключили к приёмному телеграфному аппарату, и все замерли в ожидании сообщения. Таким сообщением должно было быть приветствие Джона Бретта Луи Бонапарту. Но, увы! Аппарат воспроизводил только хаотические сигналы, которые никто прочитать не мог. Они были лишены всякого смысла; казалось, что операторы на английском берегу заранее отпраздновали это событие… Заменили аппарат, но это не дало ожидаемых результатов. Вдруг – о, радость! — сквозь хаос сигналов прошло несколько отрывочных слов. Это была победа. Теперь Бретты имели все основания заявить, что договорные условия выполнены, и могли избежать банкротства.

Однако все последующие попытки принять сколько-нибудь связные сигналы не удались. К всеобщему удивлению, они по-прежнему в обоих направлениях шли в виде какой-то бессмыслицы. Ни Бретты, ни кто-либо другой в то время не знали, что они встретились с препятствием, которое ещё долгие годы оставалось загадкой для людей и мешало установлению нормальной связи по подводному кабелю.

Тогда не вызывало сомнений, что надлежащим образом изолированный кабель будет так же хорошо работать под водой, как и на суше. Никто не подозревал, что, попадая в высокопроводящую среду, кабель существенно изменяет свои токопроводящие свойства и вследствие значительной электрической ёмкости становится как бы вялым, инертным. Сигналы начинают "двигаться" по кабелю с неодинаковой скоростью, зависящей от их продолжительности, говоря популярно, точка, пущенная вперёд, отрывается от следующего за ней тире, которое, в свою очередь, настигает другая точка и т. д., получается полный хаос. Именно это обстоятельство сбило Бреттов с толку. Если бы операторы соблюдали тогда необходимые паузы между посылкой сигналов различного "звучания", им, вероятно, удалось бы передать текст какого-нибудь сообщения и даже текст восторженного приветствия Джона Бретта Луи Бонапарту. Но они не знали истинных причин неудачи и не могли воспользоваться таким простым решением.

К тому же на следующий день дальнейшие эксперименты оказались вообще невозможными. Когда унылые операторы вновь уселись утром за свои аппараты, линия совершенно бездействовала. В результате поисков выяснилось, что недалеко от французского берега кабель оборван. Вскоре был найден и виновник повреждения линии. Оказалось, что французский рыбак случайно зацепил кабель якорем и, поскольку кабель был лёгким, без особого труда поднял его на борт своей лодки. Новый вид "морской водоросли" с блестящей начинкой очень удивил рыбака. "А вдруг это золото?" – подумал он и на всякий случай вырезал кусок, чтобы посоветоваться с друзьями…

Так началась война между владельцами подводных кабелей и многочисленными судовладельцами, которая продолжается и в наши дни. Дело в том, что наибольший ущерб подводным кабелям наносят дрейфующие якоря судов и рыболовные тралы, хотя в этих случаях зачастую ущерб бывает обоюдным: современные подводные кабели обладают значительным весом и прочностью, достаточной для того, чтобы оторвать зацепившийся за него трал или якорь небольшого судна.

Несмотря на повреждение, кабель 1850 года показал, что телеграфная связь через пролив всё-таки возможна. Предполагали, и не без основания, что причиной неудовлетворительной связи по этому кабелю является несовершенство его конструкции, особенно плохая изоляция.

Бретты решили проложить новый кабель. На этот раз главным проектантом, исполнителем и финансистом стал инженер Томас Кремптон, который сам сконструировал кабель и собрал половину суммы затрат, исчисляемых в 15000 фунтов стерлингов. По конструкции его кабель существенно отличался от предыдущего. Это был настоящий четырёхжильный кабель, а не одножильный провод. Медные жилы, изолированные гуттаперчей, скручивались, покрывались пенькой и стальной бронёй. Теперь ни один рыбак уже не смог бы вытащить его на поверхность или разорвать. Кабель походил на стальной трос большого диаметра и весил в тридцать раз больше кабеля Бреттов.

Каждая из четырёх медных жил этого кабеля диаметром по 1,5 мм изолировалась слоем гуттаперчи толщиной в 2,5 мм. Жилы скручивались и обматывались просмолённой пенькой. Поверх накладывалась броня из 10 круглых стальных оцинкованных проволок диаметром по 7,5 мм. Все 10 проволок располагались вокруг сердечника кабеля по спирали в один слой, образуя таким образом сплошное защитное покрытие. Наружный диаметр кабеля – около 35 мм, его вес – 4,5 кг на 1 м. Изобретённая незадолго до этого, в 1850 г., стальная проволочная броня на протяжении последующих ста лет оставалась неотъемлемой частью конструкции подводных кабелей связи.

25 сентября 1851 года началась прокладка кабеля Кремптона. Исходный и конечный пункты были прежними, однако большой вес кабеля чуть не погубил проект: стопоры не могли удержать его стремительное вытравливание за борт. Кроме того, из-за ветра судно отклонилось от курса. И вот, когда до французского берега оставалось ещё около двух километров, показался конец кабеля, который, к счастью, был основательно закреплён. Возможность такого случая, по всей вероятности, предусмотрели – на судне оказалась запасная бухта кабеля, позволившая дотянуться до французского берега[9] и спасти положение.

После нескольких недель испытаний кабель был передан в эксплуатацию, и присутствовавшие при его публичной демонстрации убедились, что телеграфная связь между Англией и континентом – дело нескольких секунд[10].

На фоне первоначальной неудачи и всеобщего скептицизма установление такой связи произвело громадное впечатление. Оптимистически настроенные викторианцы возвели это событие в триумф дела мира. Они были убеждены, что быстрая связь несомненно будет способствовать взаимопониманию и сотрудничеству между народами. Увы, мы видим, что не всегда связь способствует этому. Цивилизация, конечно, не может существовать без совершенных видов связи, но это отнюдь не означает, что сами по себе они смогут обеспечить мир. Как сказали бы математики, это условие необходимое, но недостаточное.

1851 год. Первое время передача депеш из Лондона в Париж длилась порой часами

В деловых кругах открытие телеграфной связи через Ла-Манш вызвало большое оживление. Только компания "Гутта-Перча", монополизировавшая процесс наложения изоляции, за последующие два года поставила промышленным фирмам, производившим бронирование кабелей, около двух с половиной тысяч километров изолированных жил. Если проследить по карте Европы распространение подводных телеграфных линий за период с 1851 по 1856 годы, то обнаружится чрезвычайно бурная деятельность в этой области предпринимателей ряда государств. После двух неудачных попыток действующий кабель связал, например, в июне 1852 года Англию с Ирландией. Дувр в 1853 году был соединён телеграфом с Остенде (Бельгия); между Англией и Голландией удалось проложить даже четыре кабеля.

Крымская война вызвала необходимость в прокладке кабеля в Чёрном море (вот вам и средство "для обеспечения мира и взаимопонимания между народами!"). Кабель изготовлялся так поспешно, что не было времени его бронировать. Он представлял собой одножильный изолированный провод, подобный первому кабелю Бретта. Однако он проработал около года.

В 1854 году была проложена подводная телеграфная линия между Корсикой и Сардинией, а затем между Корсикой и Италией. После этого была сделана попытка новить телеграфную связь между Сардинией и Алжиром, но здесь большие глубины не позволили осуществить замысел.

Развитие подводного телеграфа шло трудным путём ошибок, катастроф, разочарований. Однако успешная прокладка ряда линий привела к мысли о возможности пересечь телеграфным кабелем Атлантический океан.

Англия, обладавшая огромными заморскими владениями и имевшая технические возможности, неизбежно должна была стать пионером прокладки подводных кабелей, и не удивительно, что она удерживала первенство в течение почти ста лет. Однако инициатива организации прокладки первого трансатлантического кабеля всё же принадлежит Америке – её подданному Сайрусу Уэсту Филду.

IV. ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЙ АМЕРИКАНЕЦ

О Сайрусе Уэсте Филде, одном из выдающихся американцев XIX века, сейчас, пожалуй, знают немногие, даже из его соотечественников. Этот человек не открывал новых земель, не воевал с индейцами, не выигрывал военных сражений, не основывал промышленных империй… И всё-таки о нём нельзя вспоминать без восхищения.

Проложив по дну Атлантического океана телеграфный кабель между Англией и Америкой, Филд преодолел то, что многие считали непреодолимым, и открыл новую эру в истории развития подводного телеграфа. Главными рычагами, которые помогли ему пройти через невероятные трудности и достичь цели, были его мужество и кипучая энергия.

Этот замечательный человек как будто смотрит на меня сквозь столетие… Глубоко посаженные задумчивые глаза, тонкий нос, правильные черты. Это скорее лицо поэта или музыканта; он совсем не похож на тех преуспевающих дельцов, которых мы привыкли видеть на страницах журнала "Тайм". "Мечтатель и рыцарь", — называли Филда ещё много лет спустя. В то время действительно нужно было обладать исключительной проницательностью, чтобы взяться за осуществление идеи, которая почти всем казалась фантастической, и быть рыцарем, чтобы не отступить перед невероятными трудностями и целой серией тяжелейших неудач, которыми сопровождалась на пути к намеченной цели его почти двенадцатилетняя работа. Он, безусловно, проявил исключительную дальновидность и крепкую хватку дельца крупного масштаба.

Сайрус Филд – организатор прокладки первого трансатлантического телеграфного кабеля в 1857-1866 гг.

Сайрус Филд родился 30 ноября 1819 года в Новой Англии, куда два столетия назад из Великобритании эмигрировали его предки. Отец Сайруса был священником конгрегации в Стокбридже (штат Массачусетс). Он имел многочисленную семью, в которой, видимо, и заключалось всё его богатство. В семье Сайрус был младшим, что заставило его повзрослеть раньше времени. Уже в пятнадцатилетнем возрасте он с благословения отца отправился на поиски своего собственного счастья.

С восемью долларами в кармане Сайрус проделал восьмидесятикилометровый путь до Гудзона, а оттуда переправился в Нью-Йорк. Разочарование не заставило себя долго ждать. Улицы Манхеттена оказались вовсе не усыпанными золотом, и юный Сайрус, как и многие его сверстники, начал работать разносчиком в галантерейном магазине на Бродвее за жалкий доллар в неделю. Прошёл год, но ничто не изменилось; тогда, решив, что его просто не оценили, Сайрус вернулся в Массачусетс и стал работать у своего брата Мэтью, который к тому времени уже успел завести мастерскую по изготовлению бумаги. Дела шли хорошо, и через два года Сайрус стал его помощником, а вскоре и сам смог основать дело и стать компаньоном в большой нью-йоркской фирме по оптовой торговле бумагой.

В 21 год Сайрус женился на Мэри Брайен Стоун, уроженке Гилфорда (штат Коннектикут). Шесть месяцев спустя его постигла неудача: фирма обанкротилась и на долю Сайруса остались одни долги. Однако энергия и предприимчивость быстро помогли ему поправить дела. Более того, он смог даже основать собственную фирму "Сайрус Уэст Филд и К°". Работа пошла хорошо; увлечённый ею, Филд был настолько занят, что мог видеться с семьёй только по воскресеньям. Долги были заплачены, и к 33 годам его капитал составил 250 тысяч долларов. Теперь было решено прекратить дело и отдохнуть, тем более, что врачи настоятельно советовали ему это.

Освободившись от дел, Филд, как и многие другие богатые американцы, прежде всего отправился с женой в турне по Европе. Возвратившись, Филд со своим другом Фредериком Черчем – известным пейзажистом того времени – предпринял путешествие по Южной Америке, где приключениям, как вспоминал Филд, не было конца. Затем потянулись праздные будни, которые могли поглотить всю его остальную жизнь. Но подвернулся случай, который в конечном счёте сделал Филда тем, о ком мы теперь говорим.

Случайность свела его с английским инженером Ф. Н. Гисборном, руководившим тогда строительством телеграфной линии через Ньюфаундленд. Проект прокладки телеграфного кабеля, который пытался осуществить Гисборн, был гораздо более важным, чем это могло показаться на первый взгляд. Реализация проекта Гисборна на несколько дней сократила бы время получения Нью-Йорком сведений из-за океана, которые обычно доставлялись кораблями, заходившими сначала в Сент-Джонс, а затем в Нью-Йорк[11].

Ф. Н. Гисборн

Неудивительно, что компания "Ньюфаундленд Электрик Телеграф", ведущая проект, в 1853 году, ещё задолго до того, как удалось проложить здесь злополучные 65 километров телеграфного кабеля, успела полностью обанкротиться. Оставшись наследником долгов обанкротившейся компании, Гисборн на следующий год отправился в Нью-Йорк, чтобы попытаться достать там денег для продолжения работ. В Нью-Йорке он встретился с Сайрусом Филдом, который недавно вернулся из поездки по Южной Америке, и рассказал ему о своём проекте.

Филду очень не хотелось быть втянутым в какое-либо новое дело. Вежливо выслушав предложение Гисборна, он не дал ему никаких обещаний, но, оставшись один, поймал себя на том, что рассматривает глобус. Сказанное Гисборном, видимо, оставило свой след: "Ньюфаундленд! Да ведь это лишь одно звено гораздо более замечательного и грандиозного проекта! Месяцами ждать пароходов из Европы, чтобы узнать, что происходит в мире! Почему не сделать так, чтобы это занимало несколько секунд? Действительно, почему не поручить это телеграфу?"…

С этого момента Атлантический океан завладел мыслями Филда. Во что бы то ни стало нужно преодолеть эту громадную пропасть, разделяющую два мира, и подключить Америку к телеграфу европейских стран – поставил тогда перед собой задачу Филд.

Мы знаем, что эта идея была уже не нова; здесь приводилось высказывание Морзе. Но именно Филд оказался первым, кто решился на практические шаги в этом направлении. На следующий же день после визита Гисборна Филд написал письма Морзе и лейтенанту Мори – одному из основоположников современной океанографии. Мори – интересная личность, и, видимо, стоит рассказать о нём несколько подробней.

Классический труд лейтенанта Мэтью Мори "Физическая география моря" в то время ещё не был опубликован, но Мори был уже известен, более известен, чем это положено лейтенанту, если принять во внимание множество других офицеров старше его по чину. Прослужив на море несколько лет, он получил случайное ранение и в тридцатитрёхлетнем возрасте с искалеченной ногой был вынужден перейти на береговую службу. Мори стал начальником секции морских карт и приборов картографического отдела. Это дало ему возможность проявить свои научные наклонности. Сопоставляя данные тысяч судовых журналов, он составил первые подробные карты морских ветров и течений. Эти карты принесли огромную пользу судоводителям. Корабли, огибавшие мыс Горн, могли теперь сократить плавание от Нью-Йорка до Сан-Франциско со 180 до 133 дней.

Лейтенант М. Мори и составленная им батиметричесая карта срединного района Атлантического океана

К сожалению, заслуги Мори перед страной и миром не были оценены. Вероятно, ряд написанных им критических статей о канцелярском бюрократизме, процветавшем в Военно-морском флоте, не способствовал его карьере. В 1855 году тайный совет по проверке соответствия служащих государственного аппарата занимаемым должностям и проведению режима экономии внёс лейтенанта Мори в список лиц, подлежащих отставке.

Теперь подсчитано (да и тогда это понимали), что благодаря картам Мори морской флот получал ежегодную экономию, исчисляемую миллионами долларов. При этих условиях флот, пожалуй, мог бы позволить себе такую "роскошь", как содержание на своём платёжном балансе ещё одного лейтенанта. Многие современники Мори были крайне возмущены поведением высших чинов, и эти настроения отразились в прессе. Военно-морское ведомство, хоть и с опозданием на три года, всё же было вынуждено восстановить Мори в рядах служащих Военно-морского флота и присвоить ему звание капитана третьего ранга.

Однако ещё до всех этих событий по той обычной случайности, которая бывает, когда мысли многих работают в одном направлении, Мори получил письмо Филда с изложением идеи прокладки через Атлантику подводного телеграфного кабеля. Сам Мори только что написал по этому вопросу доклад Военно-морскому ведомству, использовав результаты недавних изысканий, проведённых на севере Атлантики лейтенантом Берриманом. Там было обнаружено подводное плато, простирающееся между Ирландией и Ньюфаундлендом. "Это плато, — указывал Мори в своём докладе Военно-морскому ведомству от 22 февраля 1854 года, — как будто специально создано для того, чтобы на нем разместились провода подводного телеграфа через Атлантику". Вряд ли Филд мог рассчитывать на лучшие новости.

Вскоре Филд посетил Мори, беседа с которым оказалась не менее полезной и ещё более укрепила его решимость взяться за сооружение трансатлантической телеграфной линии.

Итак, Филд заручился поддержкой крупнейших в мире авторитетов в области океанографии и телеграфа; ему оставалось только убедить финансистов. Вопреки ожиданиям, дело это оказалось не таким уж трудным. Сосед Филда, миллионер Питер Купер, поддержал его, согласившись принять участие в деле, что оказало, в свою очередь, влияние и на других капиталистов.

Получив деловую и финансовую поддержку, Сайрус в начале 1854 года отправился в Ньюфаундленд, где принял дела обанкротившейся Телеграфной компании: уплатил её долги, восстановил деловые связи и получил монопольное право сроком на 50 лет на прокладку и эксплуатацию всех телеграфных линий, идущих через Ньюфаундленд и Лабрадор.

Окрылённый успехами, счастливый и торжествующий, Филд вернулся в Нью-Йорк, где тотчас, несмотря на раннее утро – было лишь шесть часов – время, не совсем подходящее для деловых встреч, — собрал поручителей и компаньонов, которые тут же подписали обязательства на 1250000 долларов и основали "Нью-Йоркско-Ньюфаундлендскую и Лондонскую Телеграфную Компанию".

Основатели "Нью-Йоркско-Ньюфаундлендской и Лондонской Телеграфной Компании" (Картина, написанная в 1895 г.)

1. Peter Cooper (President)

2. David D. Field

3. Chandler White (Secretary)

4. Marshall O. Roberts

5. Samuel F. B. Morse (Vice President)

6. Daniel Huntington

7. Moses Taylor (Treasurer)

8. Cyrus W. Field

9. Wilson G. Hunt

Однако, прежде чем первая часть названия компании – "Нью-Йоркско-Ньюфаундлендская" – обрела реальность, потребовалось два с половиной года напряжённого труда. Случилось так, что во время прокладки подводного кабеля через залив Святого Лаврентия кабель оборвался и затонул. Целый год подготовительных и прокладочных работ пошёл насмарку. Пришлось проделать всё заново. Только в 1856 году эту линию открыли для эксплуатации. Сбылась первая мечта Филда. По тем временам это была значительная победа.

Открытие телеграфной линии Нью-Йорк-Ньюфаундленд завершило первый этап большого пути через океан. Теперь можно было приступать ко второму и наиболее сложному. Начальные шаги в этом направлении заключались в организации новых исследований. Они проводились британскими и американскими военными судами в Северной Атлантике и подтвердили существование так называемого "Телеграфного плато". Выяснилось, что знаменитое плато не такое уж гладкое и ровное, каким его представляли. Перепады глубин, правда, были небольшими, а максимальная глубина составляла не более 4500 метров; на такой глубине уже велась прокладка телеграфных линий.

Эти сведения ободрили Филда, что было особенно ценным для него в тот период: Филд тяжело переживал смерть своего единственного сына; почти одновременно с ним умер и шурин Филда – его компаньон. Начались финансовые затруднения; Получить необходимые средства в Соединённых Штатах, вступающих в период очередной депрессии, оказалось невозможным.

В поисках поддержки Филд в 1856 году отправился в Англию, где прежде всего встретился с пионером британского подводного телеграфа, уже известным читателю Джоном Бреттом. Но Бретт после успеха в Ла-Манше сам стремился найти для "завоевания" новые воды и поначалу не оказал Филду помощи. Филд посетил также прославленного инженера-кораблестроителя Изамбара Кингдома Брюнеля, который строил в ту пору колоссальных размеров судно, знаменитый "Грейт Истерн", остававшийся в течение полувека уникальным. "Будет корабль для прокладки вашего кабеля!" – сказал тогда Филду Брюнель. Слова Брюнеля оказались пророческими. Но замечательный инженер, к сожалению, не дожил до того времени, когда они сбылись. Чрезмерное напряжение в работе на постройке своего левиафана прежде времени свело его в могилу.

Изамбар Кингдом Брюнель

В это время, к счастью для Филда, в Лондоне находился профессор Морзе. Он проводил опыты, которые полностью подтверждали возможность передачи сигналов по кабелю протяженностью свыше 3000 километров. Для своих экспериментов Морзе использовал 10 соединённых последовательно цепей телеграфной линии на участке Лондон – Бирмингам, составивших одну цепь протяжённостью в 3200 километров. Эта сконструированная им искусственная линия, по которой он с успехом передавал до двухсот сигналов в минуту, имела длину, почти равную длине атлантического кабеля[12]. Хороший результат опытов убедил научные и деловые круги Британии в том, что план прокладки подводного телеграфа через Атлантику – вовсе не фантазия.

Вооружившись доказательствами, которыми обеспечили его эксперты, Филд решил повести наступление на британское правительство. К своему удивлению, здесь он не натолкнулся на скептицизм. Министр иностранных дел лорд Кларендон особенно заинтересовался проектом, но спросил Филда: "Допустим, Вы не добьётесь успеха. Допустим, Вы делаете попытку и терпите неудачу – Ваш кабель пропадает на дне океана. Что Вы тогда будете делать? Ведь выделенные Вам средства и ожидаемая выгода от них будут потеряны!". "Мы вновь возьмёмся за работу, чтобы начать всё сначала", — не колеблясь ответил Филд (ответ оказался во всех отношениях пророческим).

Перед таким оптимизмом и настойчивостью не смогло устоять даже Государственное казначейство – это кладбище потерянных надежд. После нескольких дней, ушедших на обычные формальности, казначейство прислало Филду официальное уведомление о выдаче ему правительственной субсидии в размере 14000 фунтов стерлингов в год. Это составляло четыре процента от суммы в 350000 фунтов стерлингов – предполагаемой стоимости проекта. Единственное условие, которое правительство Великобритании ставило Филду, заключалось в том, что при успешном завершении работ, т. е. установлении телеграфной связи через океан, Атлантическая телеграфная компания будет отдавать предпочтение сообщениям британского правительства перед любыми другими, кроме сообщений правительства Соединённых Штатов. Наряду с выдачей субсидии, британское правительство поручило своему Военно-морскому флоту оказывать телеграфной компании необходимую помощь в работах по изысканию трассы и по прокладке кабеля.

Вскоре Филд определил группу основных участников предстоящих работ. Особо "важной фигурой в группе оказался молодой блестящий инженер Чарльз Тилстон Брайт. В двадцать четыре года он стал главным инженером проекта, связанного с наиболее честолюбивыми мечтами эпохи. Это был, и в самом деле, весьма одарённый человек. В девятнадцатилетнем возрасте он только за одну ночь организовал прокладку целой телеграфной системы под улицами Манчестера, не создав, таким образом, никаких неудобств движению транспорта. Год спустя Брайт получил 24 патента на заслуживающие серьёзного внимания изобретения. Среди них были фарфоровые изоляторы для воздушных проводов, которые используются и в наше время. Человек действия, талантливый инженер Брайт к 33 годам стал членом парламента. Жизнь его была непродолжительной. Умер Брайт в возрасте 55 лет от чрезмерного умственного напряжения. Памятником ему стала сеть телеграфных линий, соединяющих все страны мира.

Чарльз Брайт (1832-1888 гг.) – главный инженер компании по прокладке первого трансатлантического телеграфного кабеля в период экспедиций 1857-1858 гг.

Надо сказать, что вопросами создания трансатлантическою телеграфа Брайт начал интересоваться значительно раньше Филда. Между 1853 и 1855 годами, раньше чем Морзе, Брайт провёл опыты по изучению распространения электрических сигналов по проводам протяжённостью 3200 километров, используя для этой цели десять последовательно соединённых цепей между Лондоном и Манчестером. Летом 1855 года он провёл исследование ирландского побережья и определил, что бухта Валенсия (юго-запад Ирландии)[13] явилась бы наилучшим местом для выхода на берег конца трансатлантического кабеля. Впоследствии, на протяжении ста лет, этот выбор одобрялся каждой компанией, прокладывавшей атлантический кабель.

. Монумент в честь оканчивавшихся здесь трансатлантических кабелей.

Панорама "телеграфной бухты" на острове Валенсия

Гораздо менее удачным был выбор в качестве электрика компании доктора Эдварда Уайтхауза. По профессии хирург, он проявил большой интерес к телеграфии и провёл в этой области ряд опытов, что, по всей вероятности, способствовало его неплохому знанию предмета. Кроме того, он обладал сильным характером и целеустремлённостью, и, хотя проявленный им энтузиазм значительно помог Телеграфной компании в первые дни её существования, упрямство, с которым он отказывался признать несовершенство своих знаний, послужило причиной последующей катастрофы.

Первое заседание Атлантической телеграфной компании состоялось в Ливерпуле 12 ноября 1856 года. Здесь Филд, Бретт и Брайт определили коммерческую сторону предприятия и весьма прозорливо наметили основных его акционеров. Уже через несколько дней им удалось собрать подписку на всю необходимую сумму в 350 000 фунтов стерлингов. Сам Филд подписался на 75000 фунтов стерлингов, надеясь на то, что его соотечественники американцы не смогут, как он выразился, не проявить патриотического чувства в таком важном для Америки деле. Но, вернувшись на родину, он встретился с трудностями и едва смог собрать 27000 фунтов стерлингов. Недостающие две трети он вынужден был внести сам.

Большую часть денег дали британские торговые предприятия. Интересно отметить, что среди частных подписчиков были леди Байрон и Вильям Теккерей. Представители литературного мира, очевидно, были более заинтересованы в прогрессе, чем, например, их современник Торо, который ещё за два года до описываемых событий высказался в одной из газет:

Мы невероятно торопимся построить магнитный телеграф от Мэна до Техаса, но может оказаться, что Мэну и Техасу будет вовсе нечего передавать друг другу… Мы надрываемся, чтобы поскорее проложить тоннель в Атлантике и на несколько недель приблизить Старый Свет к Новому, но вполне возможно, что первой вестью, которая просочится по этому тоннелю и достигнет развесившего уши американца, будет весть о том. что у принцессы Аделаиды… коклюш.

Получив финансовую и материальную поддержку британского правительства, имея в банке 350000 фунтов стерлингов, Филд в конце 1856 года вернулся в Соединённые Штаты, где он надеялся получить не менее существенную поддержку. Ведь это была его родная страна, от имени которой, по сути дела, он выступал со своим предложением перед англичанами. Но разочарование не заставило себя долго ждать: конгресс встретил его предложение оппозицией. Вот что писал по этому поводу брат Филда Генри:

С английским правительством, как рассказывал Филд, гораздо легче иметь дело, чем с американским. Выступления некоторых конгрессменов, общий ход разбора предложения напоминали ледяные нагромождения более сложной конфигурации, чем те, что встречаются у побережья Ньюфаундленда[14]. Никогда атлантический кабель не смог бы запутаться в такой безнадежный узел, как теперь, когда он попал в руки политиканов.

Многие сенаторы возражали против огромной суммы – 70 000 долларов ежегодно, — которую правительству пришлось бы платить за возможность обладать быстрой трансатлантической связью. Другие считали, что государству вообще не следует вмешиваться в частное предприятие; некоторые протестовали против плана Филда, так как, согласно этому плану, оба конца кабеля находились бы на британской территории, и в случае войны весь кабель попал бы в руки противника. "Я не хочу иметь ничего общего ни с Англией, ни с англичанами, — откровенно заявил один из конгрессменов. — Соединённые Штаты хорошо знают, что уж если англичане чем-нибудь очень заинтересуются, то жди подвоха, причём во всех случаях страдать придётся невинным американцам…" Но, как бы то ни было, победу всё-таки одержал здравый смысл. Благодаря настойчивой поддержке сенатора Раска, сумевшего убедить конгресс в том, что Филд выступает в национальных интересах Америки, 3 марта 1857 года большинством в один голос было принято решение, по которому Атлантической телеграфной компании гарантировались ежегодная денежная субсидия и предоставление кораблей для прокладки кабеля.

Утомлённый хлопотами, но довольный успехом, Филд вновь поспешил к своим коллегам в Англию, чтобы лично руководить подготовительными работами. Дела шли хорошо. Кабель изготовлялся такими темпами, которым могли бы позавидовать и теперь, — ведь Филд обещал установить трансатлантическую связь уже в 1857 году. Через шесть месяцев производство кабеля подошло к концу. А между тем, объём работ был громаден. Например, для того, чтобы изготовить 4000 километров кабеля, нужно было проволочить и скрутить около 30000 километров медной и свыше 500 000 километров стальной проволоки. Длина намеченной трассы составляла немногим более 3000 километров, кроме того, необходимо было иметь запас кабеля на всякий непредвиденный случай. Что касается неровности грунта, то ей придавалось второстепенное значение.

В то время существовало широко распространённое мнение, что тяжёлые тела якобы не достигают грунта на больших океанских глубинах и останавливаются на каком-то уровне от поверхности, где их вес уравновешивается водой. Люди ещё не знали, что вода практически почти несжимаема и что даже на самых больших океанских глубинах её плотность лишь незначительно отличается от плотности у поверхности[15].

Все были заняты до предела. Следовало предусмотреть тысячи мелочей, снарядить экспедицию, оснастить и подготовить корабли к плаванию и, как ни странно, отвечать на множество "гениальных" предложений, получаемых от изобретателей-энтузиастов. Игнорировать эти предложения нельзя было: это могло подорвать авторитет предприятия и снизить интерес, который проявляла к нему широкая общественность. Например, один из "изобретателей" предлагал подвесить кабель в середине океанских глубин на специальных подводных шарах, наполненных воздухом. Другие, настроенные ещё более бодро, предлагали протянуть кабель между несколькими плавучими телеграфными станциями, наподобие будок телефонов-автоматов, к которым могли бы подходить корабли для установления связи с берегом или между собой.

Были и другие, менее оптимистичные суждеия. Например, королевский астроном сэр Эйри писал: "Погрузить кабель на такую огромную глубину с точки зрения математики невозможно, а если это вдруг почему-либо получится, то по такому кабелю все равно не удастся передать ни одного сигнала, поскольку на такой глубине сигналы не смогут продвигаться". На фоне этого авторитетного заявления предыдущих авторов вполне можно простить. На все предложения Филд терпеливо и очень вежливо отвечал: "Ваше предложение, безусловно, заслуживает внимания, но требует ещё некоторой проверки…".

V. ЛОРД ОТ НАУКИ

В списке выдающихся учёных имя Вильяма Томсона – лорда Кельвина – находится, пожалуй, ниже таких имён, как Дарвин или Максвелл, но, тем не менее, это один из наиболее выдающихся учёных девятнадцатого столетия. С именем Томсона связаны удивительные изобретения и технические достижения того времени. Он был мостом, соединившим лабораторию с промышленным миром.

Обладая даром поразительной проницательности и исключитетельно умелым подходом к решению самых насущных npоблем современности, он был также выдающимся физиком и математиком, человеком разносторонних знаний и замечательных способностей. Томсон – первый учёный, получивший за свои заслуги звание пэра. Круг его интересов и занятий был огромен. В наши дни, когда развитие науки делает специализацию учёных всё более неизбежной, такая универсальность кажется невероятной.

В данном случае Томсон интересует нас лишь с точки зрения его влияния на развитие подводной телеграфии и того участия, которое он в ней принимал; однако это такая яркая личность и такая кипучая натура, что не рассказать о нём немного подробнее просто нельзя.

Отец Томсона, профессор математики университета в Глазго, настойчиво готовил Вильяма к научной карьере. Он никогда не учился в школе; его образованием целиком занимался отец. Мать умерла рано, когда ему было всего шесть лет. Всё это отразилось на характере одарённого мальчика, который в своих увлечениях кидался от одной крайности к другой.

Поступив в десятилетнем возрасте в высшее учебное заведение, молодой талант вскоре доказал, что его способности распространяются не только на науку; два года спустя он получил награду за перевод одного из диалогов греческого сатирика Лукиана – автора первого романа о межпланетных путешествиях ("Истинная история" – 160 г. н. э.).

В шестнадцатилетнем возрасте Вильям Томсон написал блестящий очерк на 85 страниц, посвященный проблемам строения земли. Не удивительно, что после такого начала уже к 22 годам он стал профессором натурфилософии университета в Глазго. Здесь он сразу же основал физическую лабораторию для практических занятий студентов, какой в Англии, а может быть, и во всём мире, до той поры не существовало. Для её оборудования он получил значительную по тому времени сумму в сто фунтов стерлингов.

Как лектор Томсон не пользовался особенным успехом, но его личность и его гений оказали большое влияние на два поколения физиков и инженеров. Он был одним из основоположников термодинамики – науки о теплоте, вёл широкие исследования в области магнетизма, электричества и оптики, не говоря уже о его увлечении телеграфией. Не без успеха занимался он также астрономией и геофизикой. Некоторые из наиболее известных его вычислений касались возраста Солнца и Земли. Он поверг в смятение геологов, заявив, что земной шар не так стар, как они утверждают. По его мнению, как твёрдое тело он существует не более 20 миллионов лет. Это единственный случай, когда Томсон оказался абсолютно неправ. Он дожил до открытия радиоактивности, которое показало, что земной шар гораздо старше, чем он предполагал[16]. Но к тому времени Томсону было уже за семьдесят, он не смог оценить этот новый скачок в познании Вселенной и никогда не признал своей ошибки.

Вильям Томсон (лорд Кельвин) –  выдающийся английский физик (1824-1907 гг.)

В историю телеграфа Томсон оказался вовлечённым в результате своих исследований токов неустановившегося режима. Что происходит в ничтожную долю секунды между моментом подключения батареи к цепи и моментом, когда ток достигает своей полной величины? — задавался Томсон вопросом в 1853 году. Трудно представить себе исследование, которое на первый взгляд имело бы меньшее практическое значение. Однако именно оно привело к пониманию возможности связи с помощью электричества, а спустя три десятка лет – и к открытию радиоволн. Если бы Томсон смог получить хотя бы пять процентов выгоды от практического использования выведенных им уравнений, он стал бы самым богатым человеком на земле. Томсон показал, что ток может достигать своего установившегося значения двояко, в зависимости от электрической характеристики цепи. Точную аналогию этого даёт качание маятника, погруженного в какую-либо среду, создающую сопротивление. Если трение велико, маятник будет медленно опускаться и не перейдёт за точку покоя; наоборот, если трение незначительно, маятник, прежде чем перейти в состояние покоя, проделает ряд колебаний с затухающей амплитудой. Такое же явление происходит и с электрическим током, хотя в 50-х годах прошлого века подтвердить это экспериментально было не так-то легко. В наши дни с подобным явлением мы десятки раз встречаемся в быту. Включая, например, в сеть электрический прибор, мы одновременно слышим щелчок в радиоприёмнике. Это проявляется процесс установления тока в сети.

Год спустя Томсон занялся исследованием режима работы телеграфного кабеля. Нетрудно понять результаты его исследований и оценить их значение, даже если не знаешь математики. Суть этой сложной проблемы заключалась в определении времени, необходимого для того, чтобы посланный сигнал достиг приёмника на противоположном конце кабеля. Многие ошибочно полагают, будто электрический ток идёт по проводу со скоростью света, равной 300000 километров в секунду. В действительности же только при определённых условиях возможно приближение к такой скорости. В большинстве случаев ток течёт по проводам в несколько раз медленнее, чем распространяется свет.

Скорость тока в кабеле уменьшается тем сильнее, чем больше его ёмкость. К счастью для телеграфной связи, на заре её, при появлении первых наземных линий это явление не имело никакого практического значения. Их ёмкость была настолько мала, что сигналы проходили по ним без сколько-нибудь заметной задержки. Но когда были проложены подводные кабели через Па-де-Кале и Северное море, эта задержка послужила источником многих волнений. Основной причиной была окружающая кабель морская вода, обладающая токопроводящей способностью. Проникая сквозь бронепокровы вплоть до изоляции, она значительно увеличивала его электрическую ёмкость.

От скорости прохождения электрической волны по кабелю зависит в известной мере скорость телеграфной передачи. Исследования Томсона привели к появлению его знаменитого "закона квадратов", согласно которому скорость телеграфирования по кабелю обратно пропорциональна квадрату его длины. Другими словами, если увеличить длину кабеля, например, в десять раз, то скорость передачи уменьшится в сто раз. Ясно, что такое открытие имело исключительно важное значение для подводного телеграфирования на дальние расстояния.

Компенсировать уменьшение скорости передачи по мере возрастания длины линии можно было только увеличением диаметра токопроводящей жилы.

В то время когда решался вопрос прокладки первого трансатлантического телеграфного кабеля, нужно было, следуя этому закону, рассчитать оптимальное сечение токопроводящей жилы. Однако многие специалисты того времени в области телеграфа не придали этому значения. Напротив, нашлись учёные, которые пытались доказать несостоятельность этого закона. В их числе оказались Уайтхауз, Морзе, Фарадей и другие. Поэтому немудрено, что первый атлантический телеграфный кабель имел такие же шансы на успех, как мост, построенный инженерами, не понимающими законов сопротивления материалов.

Будучи только одним из директоров компании, Томсон не имел достаточной власти, чтобы настоять на своём. Он был в трудном положении, так как оказался не главным действующим лицом во время первого акта разворачивающейся драмы. Томсону оставалось лишь критиковать, на что главный режиссёр мог и не обращать внимания.

В связи с решением проложить кабель в течение лета 1857 года, у составителей проекта совершенно не оставалось времени для проведения необходимых испытаний кабеля. Доля ответственности за это падает на Сайруса Филда, кипучая энергия которого подгоняла и без того быстро развивающиеся события. Прибыв на место действия, Томсон обнаружил, что вся техническая документация на кабель уже направлена изготовителям и изменять что-либо слишком поздно. Результаты оказались плачевными. Проверяя готовый кабель, Томсон был поражён, обнаружив, что качество меди в его секциях различно, а поэтому электропроводность одних участков кабеля чуть ли не в два раза больше электропроводности других. Однако теперь оставалось лишь настоять на том, чтобы следующие секции кабеля изготовлялись из однородной и качественной меди.

Глубоководный трансатлантический кабель 1858 года

Устройство кабеля было простым. Его единственная жила состояла из семи тонких медных проволок, свитых воедино и изолированных тремя слоями гуттаперчи. Если бы появилось отверстие или какое-либо иное повреждение в одном из слоев, другие два слоя обеспечили бы достаточную изоляцию. Авария могла произойти, как предполагалось, только в том совершенно невероятном случае, если бы все три слоя изоляции оказались повреждёнными в одном месте.

Изолированный таким образом сердечник кабеля обматывался затем слоем пеньки и покрывался бронёй из восемнадцати наложенных в один слой по спирали стальных проволок[17]. Наружный диаметр кабеля составлял 16 миллиметров, а его вес 620 килограмм на 1 километр. Это обстоятельство сейчас же выдвинуло новую серьёзную проблему, поскольку общий вес кабеля достигал 2500 тонн, что превышало грузоподъёмность существовавших в то время кораблей.

Изолирование токопроводящей жилы кабеля производила компания "Гутта-Перча", а его бронирование из-за ограниченности срока выполнялось двумя фирмами – "Гласс, Эллиот и К°" и "Ньюолл и К°". Вследствие оплошности, что характерно вообще для предприятий подобного рода, бронирование обеих половин кабеля (т. е. спиральное наложение стальных проволок) оказалось сделанным в противоположных направлениях. Это обстоятельство вызвало дополнительные трудности. Ведь когда дело дойдёт до соединения двух половин кабеля посреди океана, заниматься перебронированием одной из них несколько поздновато, особенно если учесть, что длина каждой из половин равна 2000 километров.

На изготовление кабеля ушло всего шесть месяцев – срок крайне непродолжительный; к июлю 1857 года кабель был уже готов, и можно было выходить в море.

Руководить прокладкой должен был Уайтхауз. Но в последний момент этот джентльмен, сославшись на плохое здоровье, остался на берегу. Тогда дело, а с ним и все неполадки легли на плечи Томсона. Надо отдать должное благородству учёного, который согласился взять на себя эту нелёгкую задачу, причём без какого-либо материального вознаграждения. Уродливое дитя оказалось подброшенным к его порогу, но он сделал всё для того, чтобы спасти ему жизнь.

VI. НЕУДАЧНЫЙ СТАРТ

Правительства США и Великобритании выполнили свои обещания и предоставили Телеграфной компании для прокладки кабеля свои самые большие военные корабли – "Ниагару" и "Агамемнон", водоизмещением соответственно в 5200 и 3200 т.

Девяностооднопушечная "Ниагара" считалась лучшим кораблём Военно-морского флота США и самым большим паровым фрегатом мира. Её обводы, напоминавшие яхту, позволяли, несмотря на маломощную одновинтовую машину, развивать скорость до 12 узлов[18].

"Ниагара"

Английский корабль "Агамемнон" был последним деревянным кораблём во флоте её Величества. Он не казался бы неуместным в составе кораблей, сражавшихся при Трафальгаре[19]. Очень красивый, старинной архитектуры, этот корабль имел полное парусное снаряжение и небольшую вспомогательную паровую машину, о наличии которой не всякий мог бы догадаться.

Двум этим великанам и предстояло разделить между собой огромный для кораблей того времени груз в 2500 тонн, чтобы затем уложить его на дне Атлантического океана. Но корабли не были приспособлены для этой цели и нуждались в переоборудовании. На них нужно было установить специальные механизмы и направляющие ролики для вытравливания кабеля, приспособить палубы и трюмы для его размещения.

Трюмы расширили и переоборудовали в специальные баки – тенксы. Однако и эти меры оказались для "Агамемнона" недостаточными, чтобы принять весь приходившийся на его долю кабель; значительную часть его пришлось разместить на палубе, что впоследствии чуть не привело корабль к катастрофе.

Бункеры для кабеля в трюмах "Ниагары"

Интерес к проекту, разжигаемый прессой, был чрезвычайно велик. Находясь на борту "Агамемнона", представители прессы описывали мельчайшие подробности приготовлений. На "Ниагаре" же, по установившейся в Военно-морском флоте США традиции, журналистов не было. Эта традиция взяла своё начало, видимо, с появления книги под названием "Белая куртка", в которой американский военный флот подвергся уничтожающей критике. Но если бы американцы знали, что автор книги впоследствии потерпит полное фиаско, издав свой очередной скучнейший роман "Моби Дик", они, наверное, пересмотрели бы своё отношение к прессе[20]. Американцы приняли на борт корабля в качестве наблюдателей двух русских офицеров. Это вряд ли могло понравиться англичанам – ведь Крымская война окончилась всего лишь год назад.

Погрузка кабеля на "Ниагару" и "Трафальгар"

Приготовления были закончены. После погрузки кабеля оба корабля в сопровождении вспомогательных военных судов "Сускехана" и "Леопард" отплыли к месту встречи, в небольшую ирландскую бухту Валенсия, откуда намечалось начать прокладку.

План, принятый по настоянию директоров компании, состоял в следующем: американская "Ниагара" проложит кабель на запад от Ирландии, а английский "Агамемнон", присоединив к его концу свой кабель посреди Атлантики, завершит прокладку. Этот план давал возможность соблюсти церемонию начала и конца прокладки и имел то преимущество, что экспедиция обеспечивалась постоянной телеграфной связью с землёй. С другой стороны, отрицательным фактором было то, что при сращивании концов кабелей посреди океана в плохую погоду создавался риск потерять уже проложенную половину кабеля.

Всё шло своим чередом, и, наконец, наступил день торжественного начала грандиознейшего мероприятия.

5 августа 1857 года кабельная флотилия, встреченная восторженными криками любопытствующей толпы, вошла в бухту Валенсия и береговой конец кабеля был передан на землю.

Местная знать произносила проникновенные речи, бухта кишела множеством празднично украшенных разноцветными флагами мелких судов и лодок, которые сновали между становившимися на якоря кораблями. Сам вице-король Ирландии, — писал Генри Филд, — в окружении своей свиты несколько часов наблюдал за доставкой кабеля на землю. А когда подошла шлюпка, его величество был первым, кто собственноручно принялся вытаскивать кабель на берег…

…В честь начала Великого дела, — писали газеты, — директора компании дали торжественный обед. На обед были приглашены гости, работники компании и команды кораблей. За огромным полукруглым столом разместили гостей, а за другим столом, поставленным перпендикулярно к диаметру первого, — работников компании и моряков. Такое расположение создавало картину совместного обеда и, вместе с тем, соответствовало вкусам любителей субор динации.

На следующее утро, в четверг, шестого августа при всеобщем ликовании началась прокладка кабеля. Медленно удалялись от берега корабли, непрерывной струйкой бежал за борт «Ниагары» кабель. Но вдруг случилась досадная неприятность. Когда было проложено уже около десяти километров, кабель заело в вытравливающем механизме и он оборвался. Пришлось возвращаться и начинать всё сначала.

На этот раз, во избежание обрыва, корабль двигался очень медленно, со скоростью не более двух узлов. Корабли сопровождения следовали на таком расстоянии, что были слышны удары их склянок.

Но вот началась океанская зыбь, и «Ниагара», будто знающая, что продвигается к земле, из чьих лесов она вышла, медленно начала кланяться ей. Потянулся час за часом. Всё шло хорошо. Земля скрылась за горизонтом. Корабли вышли в открытый океан. По курсу опускалось в океан солнце, на небе высыпали звёзды. Наступила ночь, но никто не спал. Сотни глаз следили за «Великим экспериментом», словно каждый участник экспедиции был лично заинтересован в её благополучном исходе. Люди осторожно передвигались по палубе, разговаривали только шёпотом, как будто тяжёлые шаги или громкий голос могли оборвать жизненную нить этого эксперимента, с судьбой которого они связали свои собственные судьбы.

Кабелеукладочная машина на корме "Ниагары". Подобной машиной был оснащен и "Агамемнон"

Лондонская "Таймс" сообщала:

…С «Ниагарой» поддерживается постоянная телеграфная связь по кабелю, который она тянет в Америку. Вытравливание кабеля за борт происходит со скоростью, несколько большей, чем скорость самого судна, с учётом неровностей морского дна. В понедельник «Ниагара» и её спутники удалились от Англии на расстояние свыше 370 километров. Они вышли далеко за пределы мелководья. Лаг мистера Брайта показывал увеличение глубины от 1000 до 3200 метров, причём это изменение произошло на отрезке пути всего лишь в 15 километров. Затем корабли вошли в район ужасающей глубины – до 3600 метров. Однако железная струна благополучно погружается в пучину, о чём свидетельствуют вспышки света в затемнённой аппаратной от сигналов, посылаемых по кабелю с берега.

Но так продолжалось недолго. В 9 часов утра связь с берегом внезапно прекратилась. Угрюмые инженеры собрались на совет, но никто не мог сказать, что произошло. Два с половиной часа тянулось гнетущее молчание кабеля, и вдруг он снова без всякого вмешательства людей "заговорил". Это молчание так никогда и не смогли объяснить. Возможно, его вызвал плохой контакт в приёмном или передающем устройстве, возможно, причиной было несовершенство конструкции или повреждение кабеля. Но как бы то ни было, произошла лишь досадная задержка; катастрофа случилась на следующий день.

Вследствие больших глубин кабель вытравливался очень быстро – со скоростью 6 узлов, скорость же судна не превышала 4 узлов. Трудно было определить, ложится ли кабель на дно ровной лентой, нагромождается ли в бухты или идёт с опасным натяжением. Последние два предположения и вызвали тревогу: первое угрожало нехваткой кабеля, второе – его обрывом.

Всё-таки решили, что скорость вытравливания кабеля следует уменьшить. На лебёдке поджали тормозные колодки, но, к несчастью, сделали это слишком резко. Кабель не выдержал рывка и… оборвался.

Первая экспедиция по прокладке трансатлантического телеграфного кабеля в 1857 г. Обрыв кабеля на "Ниагаре" на расстоянии 600 километров от Ирландии

620 километров дорогостоящего кабеля навеки ушли в океанскую пучину. Не оставалось ничего другого, как отложить попытку новой прокладки до следующего года: кабеля, оставшегося в тенксах обоих кораблей, было недостаточно, чтобы начать всё сначала.

Однако Филд и его коллеги, хотя и испытали разочарование, не пали духом. Они успешно проложили много миль кабеля, причём треть его на глубине около 4 километров, и поддерживали телеграфную связь с землёй до тех пор, пока не произошёл обрыв. На практике было доказано, что в осуществляемом ими мероприятии нет ничего невозможного. Проделанная работа вселяла надежду на успех.

Корабли возвратились в Англию, где на верфи в Плимутском порту выгрузили оставшиеся 3500 километров кабеля. "Ниагара" и "Агамемнон" вернулись к своим прежним занятиям, для которых они теперь меньше всего подходили.

Инженеры внимательно изучили причины ошибок, допущенных при первой попытке проложить кабель. Снова началась подготовка с тем, чтобы предотвратить их повторение. Вытравливающий механизм, явившийся основной причиной неудачи, полностью переконструировали. Был использован новый вид тормоза, который автоматически ослабевал, если появлялось слишком большое натяжение кабеля.

Неутомимый Филд вернулся в Америку, чтобы собрать нужные средства. Но страну охватила депрессия, лишившая его состояния. Неудача первой экспедиции подорвала веру в проект, и теперь трудно было получить поддержку и в Америке, и в Англии. Тем не менее, необходимая сумма была всё-таки собрана и новые 1300 километров кабеля заказаны.

В то время как шли приготовления к новой экспедиции, профессор Томсон тоже не бездействовал. Занимаясь своей обычной работой в университете, он одновременно продолжал изучать проблему телеграфной связи через Атлантику. Опытным путём он определил, что эффективность прохождения сигнала по кабелю значительно возрастёт, если к его приёмному концу подключить достаточно чувствительный детектор.

Когда к одному концу кабеля прикладывается электрический импульс (допустим, "точка" или "тире"), он появляется на другом конце не в виде мгновенного повышения напряжения. Первая реакция приёмного устройства на этот импульс – плавноподнимающаяся волна электричества; требуется некоторое время, чтобы она достигла своей максимальной величины. Если с помощью чувствительного прибора уловить самое начало этой волны, то ждать, когда кривая достигнет наивысшей точки, не нужно: сигнал будет приниматься немедленно и сразу же можно будет послать следующий. Так можно избежать искажения сигналов на приёмном конце линии, посылаемых обычным нажатием на ключ Морзе.

Проведем такую аналогию. Вода, находящаяся за дамбой, образует вертикальную стену, которую можно сравнить с первоначальным моментом импульса, посылаемого по кабелю при нажатии на ключ. Момент посылки импульса соответствует моменту внезапного разрушения дамбы: уровень воды тотчас же начинает спадать. В точке, находящейся на значительном расстоянии от дамбы, первым указанием на то, что вода хлынула за её пределы, явится почти незаметная волна; потребуется определённое время для того, чтобы она достигла своей максимальной величины. Но как только вы увидите эту первую едва заметную волну, вы тотчас поймёте, что произошло.

Следовательно, задача, которую ставил перед собой Томсон, состояла в создании чрезвычайно чувствительного детектора, который был бы способен уловить первоначальный момент появления импульса. Но Уайтхауз, обладая исключительной способностью делать не то, что нужно, занял противоположную позицию. Он продолжал настаивать на усилении импульса на передающем конце кабеля с тем, чтобы даже нечувствительные приборы, такие, как его собственный патентованный самописец, могли читать посылаемые сигналы. Последствия занятой им позиции мы увидим позже. Решение проблемы приёма сигналов было найдено, как ни странно, благодаря моноклю Томсона. Непроизвольно вращая в руке монокль, Томсон заметил, что световые блики, отражённые от стёкол, быстро бегают по комнате. Это навело его на мысль о создании зеркального, впоследствии широко известного, гальванометра.

История с моноклем Томсона кажется более достоверной, чем история с яблоком Ньютона, хотя есть все основания считать, что последняя действительно имела место. Открытия, совершённые благодаря случайным наблюдениям, никогда не бывают случайностями. Открытия обычно совершают те, кто долго и упорно думает над какой-либо проблемой и чей ум, следовательно, находится в состоянии особой восприимчивости. Сколько философов до Ньютона видело, как падает яблоко! Сколько бактериологов до Флеминга замечало непонятную плесень на культурах…! Зеркальный гальванометр Томсона, отличающийся исключительной чувствительностью и простотой конструкции, произвёл огромное впечатление на его современников.

Зеркальный гальванометр Томсона

Весной 1858 года Великое предприятие вновь оживилось. "Агамемнон" и "Ниагара" ещё раз были предоставлены компании для прокладки кабеля. В качестве эскорта Адмиралтейство выделило сторожевой корабль "Горгона", а Военный флот Соединённых Штатов обещал дать "Сускехану". Но этот корабль, находившийся в то время в Вест-Индии, был поставлен на карантин из-за вспыхнувшей на его борту жёлтой лихорадки. Получив это неприятное известие, Филд тотчас начал вести переговоры с первым лордом Адмиралтейства, в результате которых уже через несколько часов компания получила другой корабль, под названием "Доблестный". Как видите, в случае необходимости англичане и в те времена могли действовать очень оперативно.

Теперь по настоянию инженеров приняли решение начать прокладку кабеля с середины океана. Корабли должны были двигаться в противоположных направлениях. Это давало экономию времени и возможность соединить концы кабеля не торопясь, в спокойной обстановке, в период хорошей погоды.

10 июня 1858 года, после проведения испытаний в Бискайском заливе[21], при отличной погоде маленький флот вновь отплыл из Плимута. Как и в прошлый раз, Уайтхауз отказался от похода, сославшись на нездоровье, и его обязанности опять пришлось исполнять Томсону.

Спуск кабеля в океан

На этот раз Уайтхаузу действительно повезло. Не прошло и двух суток после отплытия, как флотилия попала в один из самых ужаснейших штормов, когда-либо зарегистрированных в Атлантике. Корабли тотчас же разбросало в разные стороны, и на долю каждого из них выпала мучительная борьба со стихией. В особенно отчаянном положении оказался "Агамемнон". 1300 тонн кабеля в трюмах, а главное 250 тонн, размещённых на его палубе, сыграли зловещую роль. Корабль почти потерял остойчивость и управляемость. Подбрасываемый на волнах, он беспомощно валился на борт, и никто не знал, что произойдёт с ним в следующую секунду, — поднимется ли он или опрокинется и покажет зловещему небу киль, похоронив в своей утробе людей, отняв у них всякую надежду на спасение.

Вот что писал об этом кошмаре участник экспедиции, корреспондент лондонской "Тайме" Николас Вудс:

…Под тяжестью размещённого на верхней палубе кабеля затрещали массивные балки ее перекрытия; этот отвратительный треск, напоминавший артиллерийские залпы, смешался с душераздирающим завыванием ветра в снастях и ревом океана… В четыре часа утра с величайшим трудом удалось подобрать паруса. Это была долгая и мучительная работа. Реи корабельных мачт при крене судна касались воды. Просто непостижимо, как удерживались на них матросы, подбиравшие паруса. В любой момент они рисковали быть выброшенными за борт, и никто тогда уже не смог бы спасти их. Теперь от их работы зависело общее спасение. Тяжёлые намокшие паруса вырывались и оглушительно хлопали на ветру; реи, мачты, снасти – скрипели, трещали… Казалось, что всё вокруг с ужасающим грохотом проваливается куда-то в тартарары… В половине одиннадцатого сквозь мглу увидели, как к кораблю медленно приближается несколько гигантских волн. Эти горы мутно-зелёной воды, покрытые шипящей пеной, зловеще надвигались на корабль… Тяжело взобрался «Агамемнон» на первую из них, секунду постоял на клокочущей вершине – и стремительно повалился в пропасть. Крен достиг 45 градусов. Раздался невероятный треск и грохот. Всё на палубе смешалось в какую-то барахтающуюся массу – люди, канаты, балки, трапы, бочки – всё, что оторвалось или не было закреплено; все, кто не смог удержаться… Казалось, что корабль вот-вот опрокинется, что на спасение уже нет никакой надежды. Пять раз повторялось это страшное испытание; пять раз зарегистрировали крен в 45 градусов. Кабель на верхней палубе запутался и стал похож на клубок живых змей…

"Агамемнон" во власти шторма 20-21 июня 1858 г.

Едва просвечивающее сквозь тучи солнце опустилось за горизонт, и наступила жуткая тьма, которая как будто была специально послана для того, чтобы ещё и ещё раз испытать мужество моряков… Низкие чёрные тучи нависли над самыми мачтами. Изредка где-то вдали над горизонтом в разрыве туч появлялось бледное пятно луны. В эти минуты океан выглядел как бурлящий котёл; затем луна исчезала, и вновь всё погружалось в непроглядную тьму; но тьма казалась всё же менее страшной, чем те адские картины, которые возникали при свете луны. Лишь волны одна за другой по-прежнему обрушивались на корабль, желая во что бы то ни стало сокрушить его… Это было величественное и грандиозное зрелище, впечатление от которого терялось из-за всеобъемлющего чувства страха; ибо из всех опасностей, подстерегающих человека на его пути, нет опасности более реальной и более ужасной, чем смерть в штормовом океане при кораблекрушении…

Но всё имеет конец. И этот шторм, продолжавшийся свыше недели, наконец, кончился; затих укачавший себя океан. А когда мы приблизились к месту встречи кораблей, океан был уже зеркально гладким. «Доблестный» показался в полдень; днём с севера подошла «Ниагара» и примерно в то же время с юга – «Горгона». Эскадра вновь соединилась недалеко от места, где должна была начаться прокладка кабеля.

Пережив такое тяжкое испытание, экспедиция, казалось, заслужила право на успех. Корабли, потрёпанные штормом, едва удалось привести в порядок. Концы кабелей были соединены, и 26 июня "Ниагара" взяла курс на запад, к Ньюфаундленду, а "Агамемнон" направился на восток, к берегам Ирландии. Но не успели они пройти и пяти километров, как вдруг на "Ниагаре" оборвался кабель. Эта неприятность, однако, не произвела удручающего впечатления, так как было потеряно незначительное количество кабеля и не так уж много времени. При второй попытке, когда корабли удалились друг от друга уже на расстояние 150 километров, между ними внезапно прекратилась телеграфная связь. На обоих кораблях считали, что кабель оборвался на борту другого. Вновь вернулись к месту встречи, чтобы выяснить истину. Но каково же было удивление, когда после сближения кораблей каждый задавал один и тот же вопрос: "Что случилось?".

По неизвестной причине кабель разорвался на дне океана. В третий раз его соединили и отправились в путь, гадая, когда, через сколько времени кораблям вновь придётся встретиться?

Но и третья попытка закончилась неудачей. Уже проложили свыше 370 километров кабеля, как он вновь оборвался. На этот раз обрыв произошёл на "Агамемноне". Кораблям не хватало продовольствия, и, согласно договорённости, теперь каждый из них в одиночку направился в Ирландию. Нужно было обсудить создавшееся положение и снова собраться с силами.

В Совете директоров компании многие относились весьма враждебно ко всякой новой попытке возобновить прокладку. Они предлагали продать оставшуюся часть кабеля и отказаться от этой затеи. Но Филд и Томсон настаивали на продолжении дела и в конце концов одержали верх. Директора, потерявшие веру в успех, ушли в отставку, испытывая глубокое отвращение к "подводной телеграфии", а корабли 29 июля уже снова были далеко в Атлантике, готовые в четвёртый раз начать прокладку. Теперь не было ни торжества, ни воодушевления. Соединённый кабель опустили за борт, и корабли отправились в путь. Однако многие смотрели на это, как на бесплодную затею. В своих воспоминаниях брат Филда писал: "Все надеялись на успех, но никто его не ждал".

И, действительно, никто не мог заранее знать, что их ждёт – победа или поражение.

VII. ПОБЕДА… И ПОРАЖЕНИЕ

Американская пресса могла не жалеть о том, что на борту "Ниагары" не было её представителя. Плавание корабля проходило однообразно: час за часом, без всяких приключений бежал за борт кабель и лишь внезапная и непонятная потеря связи с "Агамемноном", происшедшая дважды за одну неделю, вызвала скорее удивление, чем огорчение, поскольку связь так же внезапно возобновлялась сама по себе. Если не считать этого, то за время прокладки всех 2100 километров кабеля в корабельном журнале "Ниагары" были примерно одни и те же записи – координаты места судна и состояние погоды.

На палубе "Ниагары"

Путь же "Агамемнона", идущего на восток, был опять полон происшествий. Начиная с того момента – 29 июля 1858 года, когда корабли, соединив концы кабеля, приступили к прокладке, продвигаясь один на запад, а другой на восток, плавание "Агамемнона" протекало так, как будто надо было оправдать пребывание на его борту корреспондентов. Вот некоторые выдержки из их отчётов.

Первые три часа пути корабли продвигались очень медленно из-за огромных глубин под килем – более 2700 метров; они вытравливали огромные длины кабеля… Затем, когда всё вошло в нормальный ритм, скорость корабля увеличилась до пяти узлов, а скорость прокладки кабеля – до шести. К вечеру по правому борту увидели огромного, приближающегося на большой скорости кита, который как будто нацелился на наш кабель. Среди всех злоключений не хватало ещё этого. Но, к счастью, всё обошлось. Кит поднырнул под кабель, слегка зацепив его в том месте, где он уходил в воду.

Сегодня нам пришлось пережить тяжёлое волнение. За кормой осталось более семидесяти километров кабеля, как вдруг связь с «Ниагарой» прекратилась без всяких видимых причин. Дежурные операторы вызвали доктора Томсона. Сообщение о потери связи с «Ниагарой» так взволновало его, что на него было больно смотреть. Видимо, сама мысль об обрыве кабеля приводила его в ужас: руки его тряслись, он никак не мог надеть очки; лицо стало мертвенно бледным; вены на лбу набухли… Взглянув на приборы, он с облегчением заметил, что изоляция кабеля цела, — очевидно, повреждена его токопроводящая часть. Казалось, нет никакой надежды, но всё же прокладку решили продолжать, одновременно принимая все меры к воскрешению кабеля.

Мне никогда не забыть того, что происходило вокруг: двое дежурных, на лицах которых отражалось вполне понятное волнение, следили за прибором, ожидая появления сигналов; доктор Томсон в состоянии сильнейшего волнения непрерывно производил какие-то расчёты; мистер Брайт с видом мальчишки, которого застали на месте преступления, грыз ногти и не отрывал глаз от Томсона… Взоры были устремлены на приборы, от которых ждали хоть малейшего признака жизни. Такую картину можно увидеть только у постели умирающего… Наконец, потеряв всякую надежду, с чувством глубокой подавленности, все, кроме вахтенных операторов, разошлись по своим каютам. Никто не знал, что произошло, когда через некоторое время связь возобновилась так же внезапно, как и прервалась. Всеобщая радость на судне была так велика, что первое время людей охватило оцепенение. Но оно продолжалось недолго и вскоре сменилось бурным весельем. Однако через полтора часа начался шторм, который усиливался с каждой минутой. Корабль стало швырять, как щепку, что представляло большую опасность для кабеля. На следующий день положение ещё более осложнилось. Требовалось исключительное внимание тех, кто стоял на стопорах лебёдки, регулируя натяжение кабеля. В этот период мало кто верил, что кабель выдержит. Люди с тревогой ждали сигнала, извещающего о крушении всех надежд. Но кабель, который по сравнению с гигантскими волнами, был всего лишь тоненькой серебристой нитью, держался.

Кроме того, шторм вызвал чрезмерный расход угля. Были опасения, что, если так будет продолжаться ещё некоторое время, дальнейшая прокладка кабеля станет невозможной. К счастью, шторм стал медленно затихать; и «Агамемнон», и кабель выдержали это испытание.

…К концу плавания экспедиции пришлось пережить ещё несколько тревожных минут. Проходившее мимо американское парусное судно, видимо, очень заинтересовалось кабельной флотилией. Изменив свой курс, оно стало быстро приближаться к «Агамемнону», вынуждая его также нзыенить курс, чтобы избежать столкновения. Но перемена курса была опасна для кабеля. «Доблестному» пришлось дать предупредительный залп, чтобы отпугнуть не в ыеру любопытного американца. Последний, без сомнения, страшно удивился такому нелюбезному приёму. К счастью, это не повлекло за собой международного конфликта… Очевидно, нас приняли за контрабандистов, а может быть, решили, что это очередное оскорбление американского флага. Но как бы то ни было, парусник остановился и оставался без движения, пока мы не потеряли его из виду.

Но, наконец, во вторник утром, 5 августа, прямо перед нами открылись скалистые горы, со всех сторон окружающие живописную бухту Валенсия. Вероятно, никогда прежде вид земли не был таким желанным, ибо он означал успешное завершение одного из величайших и в то же время труднейших предприятий. Даже если бы нам открылись самые унылые в мире места, то и они показались бы прекрасными. Но перед нами возникла картина, которая своей красотой могла бы поспорить с любым из творений, когда-либо созданных богатым воображением художника. Над заливом Дингл вставало солнце; его лучи мягким пурпуром окрашивали высокие вершины гор.

Гавань была пуста. Никто не ожидал нашего прихода. Войдя в гавань, «Доблестный» дал залп, извещая о своём прибытии. Как только местные жители услышали его, бухта тотчас же заполнилась сотнями лодок, которые тесным кольцом окружили корабли, становившиеся на якоря. Люди с волнением расспрашивали нас о плавании. Вскоре с «Ниагары» пришло сообщение о том, что и она подходит к берегу[22]. Таким образом, прокладка 3600 километров телеграфной линии была закончена. Как только к берегу на нескольких шлюпках подвезли конец кабеля, его подхватила шумная ватага матросов. Между ними и местными жителями произошла шутливая потасовка за честь участвовать в столь важном событии.

"Приземление" кабеля в бухте Троицы

Наконец, Европа и Америка оказались связанными телеграфом. Этот успех вызвал подлинную сенсацию. Читая газеты того периода, можно подумать, что наступил "золотой век". Даже уравновешенная "Таймс", не склонная обычно к преувеличениям, сообщала своим читателям: "Атлантический океан высушен. Теперь мы воссоединились не только в мечтах, но и на деле… Трансатлантический телеграф сделал нас одним народом; он наполовину покончил с Декларацией 1776 года".

Волна празднеств прокатилась по всем Соединённым Штатам. В церквях служили бесчисленные молебны. "Их линия проходит по всей земле и слова их доходят до конца света…" – звучали на все голоса стихи псалмов.

Задержка официального открытия телеграфной связи разжигала нетерпение публики. Эта задержка, как объясняли, вызвана необходимостью тщательной настройки телеграфной аппаратуры. И когда 16 августа была принята телеграмма от королевы Виктории президенту Бьюкенену[23], празднество достигло такого пазмаха, что во время фейерверка подожгли крышу Нью-Йоркского муниципалитета; здание едва удалось спасти от пожара.

В эти дни в Англии Чарльзу Брайту, несмотря на его молодой возраст – 26 лет, королева Виктория пожаловала дворянское звание за работу в качестве главного инженера предприятия, которое установило связь между Англией и Америкой.

1 сентябоя в Нью-Йорке было проведено публичное чествование Сайруса Филда, но, словно по злой иронии судьбы, в это же самое время трансатлантический телеграф уже "испускал дух". Созданный с такими трудностями, после целого ряла неудач он теперь медленно угасал. Однако, если вспомнить о качестве изготовления кабеля, о том громадном множестве бед, через которые пришлось пройти, то становится непонятным, как он вообще мог работать.

Впоследствии полковник Тал Шаффнер, доказывая неэкономичность трансатлантического телеграфа, представил комиссии по расследованию дела о строительстве подводных телеграфных линий подробное описание того, как работал этот телеграф. Вот запись всех "сообщений", посланных из Ньюфаундленда в Ирландию на шестой день работы. Эта запись говорит сама за себя:

"Повторите, пожалуйста. Пожалуйста, передавайте медленней".

"Как?"

"Как приём?"

"Передавайте медленней."

"Пожалуйста, передавайте медленней!"

"Как приём?"

"Пожалуйста, скажите, можете ли вы это прочесть?"

"Понимаете ли вы?"

"Да."

"Как поступают сигналы?"

"Вы понимаете что-нибудь?"

"Пожалуйста, передайте что-нибудь."

"Пожалуйста, передайте В и Б."

"Каковы сигналы?"

Впоследствии выяснилось, что главной причиной поражения было упрямство Уайтхауза. Как только из Ньюфаундленда стали поступать сигналы, Уайтхауз в Валенсии сейчас же включил в цепь своё патентованное автоматически записывающее устройство. Этот прибор, удовлетворительно работающий на коротких расстояниях, был совершенно не способен регистрировать слабые и искажённые сигналы, проходящие по далеко не совершенному кабелю. Мало того, чтобы усилить посылаемые из Ирландии сигналы, Уайтхауз, вопреки возражениям Томсона, настоял на применении огромных индукционных катушек своей конструкции, имеющих полтора метра в длину; в цепи развивалось напряжение, по крайней мере, в 2000 вольт. Такое напряжение окончательно добило и без того слабый по своей конструкции кабель; оно вызвало пробой его изоляции и в конце концов полностью вывело кабель из строя. К сожалению, это поняли слишком поздно.

Лишь через девять дней с востока на запад удалось передать одно-единственное слово, а на двенадцатый день, т. е. 16 августа, стало, наконец, возможным передать текст приветствия королевы Виктории президенту Бьюкенену, которое состояло из 99 слов. Для передачи текста потребовалось шестнадцать с половиной часов, т. е. примерно столько, сколько требуется теперь для доставки сообщений через океан авиапочтой.

Проходили дни; телеграфисты старались поддерживать связь и передавали телеграммы, стопки которых на обоих концах кабеля постепенно росли. Тут были самые разнообразные по своему содержанию тексты:

"Богом проклятое место. Страшно сыро. Москиты нас одолевают."

"Где ключи от ящиков?"

И обнадёживающий ответ

"Не помним"…

Наконец, после того как Ньюфаундленд запросил: "Умоляем, сообщите какие-нибудь новости для Нью-Йорка", было успешно передано первое сообщение прессы. Интересно сравнить заголовки газетных статей 1858 года с заголовками в газетах наших дней:

"В субботу император Франции возвратился в Париж".

"Болезнь короля Пруссии не позволяет ему нанести визит королеве Виктории".

"Её Величество 31 августа возвращается в Англию".

"Китайская империя открыта для торговли. Разрешена христианская религия. Въезд иностранных дипломатов разрешен. Контрибуция в пользу Англии и Франции".

"Армия повстанцев разбита. В Индии восстанавливается спокойствие".

С той поры много воды утекло… Где теперь императоры Франции, короли Пруссии? А если бы тогда была Организация Объединённых Наций, то, вероятно, контрибуцию пришлось бы платить Англии и Франции.

Последние заголовки сообщений касались восстания сипаев в Индии, которое тогда подходило к концу. Именно в связи с этим восстанием кабель доказал свою ценность для Англии: за день до того, как он полностью вышел из строя, по нему был передан приказ, отменяющий отправку 62-го полка из Новой Шотландии в Индию, где теперь он был больше не нужен. Подсчитали, что лишь одно это сообщение сэкономило Военному министерству не менее 50000 фунтов стерлингов, что равно одной седьмой части всей стоимости кабеля трансатлантической линии.

Последнее сообщение прошло по кабелю в 13 часов 30 минут 1 сентября. По иронии судьбы, это была телеграмма Сайрусу Филду, полученная им на банкете, устроенном в его честь в Нью-Йорке, в которой Филда просили сообщить американскому правительству, что компания готова обеспечить передачу правительственных телеграмм в Англию…

После этого кабель замолчал[24]. Континенты, как и прежде, оказались оторванными друг от друга. Атлантический океан поглотил месяцы напряжённого труда, 2500 тонн кабеля, 350000 фунтов стерлингов.

Нетрудно представить себе реакцию общественности. Те, кто больше всех восхвалял проект, казалось, стыдились теперь своего прежнего энтузиазма. Говорили даже, что предприятие с трансатлантическим телеграфом было своего рода аферой со стороны Филда. Бостонская газета спрашивала – "Не мистификация ли это?", а один английский писатель даже утверждал, что кабель вовсе никогда и не прокладывался.

То, что раньше называли величайшим достижением эпохи, теперь превратилось в безмолвные руины. Потребовалось восемь долгих лет для того, чтобы Европа и Америка смогли вновь разговаривать друг с другом через заново проложенный по дну океана телеграфный кабель.

VIII. РАССЛЕДОВАНИЕ

Неудача с кабелем 1858 года привела к потере трети миллиона фунтов стерлингов частного капитала, которые были теперь навсегда погребены в пучине Атлантики. В том же году оказался совершенно непригодным кабель, проложенный через Красное море в Индию, стоимость которого составляла сумму в восемьсот тысяч фунтов стерлингов, ассигнованных британским правительством. Всё это вызвало крайнее недовольство заинтересованных кругов и отдельных лиц, требовавших тщательного расследования дела. Лондонская "Таймс" посвятила этим событиям множество статей, в которых горячо поддерживалось недовольство публики.

В результате была создана комиссия, которая занималась разбором всего этого огромного и запутанного дела с декабря 1859 года по сентябрь 1860 года. Отчёт комиссии, опубликованный в апреле 1861 года, можно смело назвать одним из самых фундаментальных трудов Управления по изданию официальных документов Англии. Напечатанный мелким убористым шрифтом, он имел более пятисот страниц большого формата и был объёмистей Библии. Не менее внушительным было и его название: "Отчёт объединённой Комиссии, назначенной Комитетом Тайного Совета по Торговле Палаты Лордов с участием представителей Атлантической Телеграфной компании, о результатах расследования строительства подводных телеграфных линий, с протоколом свидетельских показании и другими приложениями".

Отчёт явился как бы кратким изложением успехов электротехники того периода и вместе с тем дал возможность поближе познакомиться с действующими лицами этой истории, начиная с могущественного профессора Томсона и кончая неудачливым доктором Уайтхаузом, которого называли "главным архитектором катастрофы". Отчёт содержал также множество предложений относительно конструкции кабеля и методов его прокладки, поступивших в ходе работы комиссии.

Некоторые предложения, выглядевшие тогда заманчивыми, но абсурдными, на практике оказались, однако, более пророческими, чем предполагали их авторы. Например, некий капитан Селвин предлагал вместо вытравливания кабеля из корабельных тенксов (что нередко приводило к его перекручиваниям и обрывам) намотать кабель на большой плавучий барабан и буксировать его за кормой судна. По его мнению, барабан в этом случае свободно бы вращался в воде по мере размотки кабеля и создавал более безопасные условия для его прокладки. Заключение комиссии гласило: "Мы очень сомневаемся относительно осуществимости такого проекта".

И в самом деле, что касается применения этого метода в открытом море, то сомнения комиссии были, пожалуй, совершенно справедливы; однако именно метод "плавучих барабанов" был положен в основу прокладки подводного топливного трубопровода через Ла-Манш в 1944 году.

Здесь интересно упомянуть об одном из участников комиссии – широко известном в своё время, необычайно одарённом математике Георге Паркере Биддере. Его способности так поразительны, что даже в наш век электронных машин они подчёркивают непревзойдённость возможностей человеческого мозга, который остаётся самой замечательной из всех известных нам вычислительных машин. Вот, например, несколько достоверных фактов, которые, как мне кажется, являются неплохим подтверждением сказанного. Как-то, когда юному Биддеру было всего 9 лет, его спросили: "Сколько времени займёт путь в 123 256 миль, если скорость движения будет 4 мили в минуту?" Решив эту задачу в уме, мальчик через минуту ответил: "21 день, 9 часов и 34 минуты". Годом позже он решил ещё более сложную задачу: "Сколько раз колесо экипажа, имеющее в окружности 5 футов и 10 дюймов, повернётся, пробегая расстояние в 800 000 000 миль? Меньше минуты ему понадобилось, чтобы ответить: "724 114 285 704 раза и еще останется 20 дюймов". Извлечение квадратного корня из 119 550 669 121 (345 761) заняло у него всего 30 секунд. Примеров необычайных способностей этого одарённого человека можно было бы привести немало. Но это между прочим.

К 1861 году, т. е. к появлению отчёта комиссии, в различных частях света уже проложили около 20 тысяч километров подводного кабеля. В рабочем же состоянии было не более 5 тысяч километров.

Неудачи объяснялись главным образом плохой конструкцией кабелей, слабой квалификацией их создателей, плохим качеством материалов, из которых они были изготовлены. Больше всего неприятностей происходило из-за гуттаперчевой изоляции. Но не всегда был виноват кабель или люди, его изготовлявшие.

Вот, например, что можно сказать, пользуясь отчётом комиссии, о прокладке телеграфной линии из Сардинии в Алжир – на расстояние примерно 400 км. Трасса проходила по очень большим глубинам. Работами руководил хорошо известный нам Джон Бретт – пионер прокладки подводных кабельных линий, проложивший кабель через Ла-Манш. Вся навигационная разработка маршрута была сделана французами, которые на своих кораблях эскортировали Бретта. Надо сказать, что в результате получилось любопытное сочетание англо-французской глупости, причём, хочется добавить, не последней.

При первой попытке проложить эту линию кабель вытравили так быстро, что не хватило его длины. Бретт обвинил в этом неожиданные пропасти на дне Средиземного моря, которые якобы не были отмечены на французских картах. Капитан английского судна, ведущего прокладку, прямо заявил при разборе дела: "Глубина промерялась французами. Я не верю их промерам…" Конечно, это заявление было проявлением духа Нельсона, и французы в данном случае оказались ни при чём. Кабель не проваливался ни в какие пропасти. Его просто вытравили со слишком большой слабиной, что подтвердилось несколько лет спустя, когда другой подрядчик поднял этот кабель на поверхность и сообщил, что огромные бухты кабеля просто выбросили за борт. Это и была "пропасть", в которую попал мистер Бретт.

При второй попытке проложить эту линию оказались целиком виноваты французы. Несмотря на предупреждения англичан, они ошиблись в счислении; кабельная флотилия пришла в место, откуда хорошо был виден алжирский берег, но дотянуться до него кабелем было невозможно. Мистер Бретт остался на корабле, а месье де Ламарш, полномочный представитель французской стороны, отправился в Алжир за помощью.

Конечно, ожидать помощи оттуда было делом совершенно безнадёжным. Но нужно же было хоть что-то предпринимать. Воспользовавшись злополучным телеграфным кабелем, который всё-таки соединил его с Европой, Бретт послал телеграмму в Лондон с просьбой немедленно доставить ему дополнительно 50-100 километров кабеля. Через два дня ему сообщили, что кабель заказан и вскоре будет доставлен.

"Мы продержались пять суток, — говорит Бретт. — Как на грех, разыгрался сильнейший шторм. Судно бросало из стороны в сторону. Кабель испытывал перегрузки и в конце концов оборвался".

Казалось бы, что после такого провала очередная, третья попытка будет подготовлена более тщательно. Но ничего подобного. То, что произошло затем, выглядело просто смехотворно. На этот раз не учли, что фунты и килограммы – не одно и то же. В результате противовес, регулирующий тормоз на кабельной лебёдке, оказался вдвое легче того, какой был необходим. Снова дно Средиземного моря покрылось бухтами кабеля; и снова его запасы кончились раньше, чем корабли добрались до побережья.

Всё это привело к созданию специальной комиссии для расследования вопроса "О строительстве подводных телеграфных линий" и к необходимости замены любителей профессиональными инженерами, имеющими соответствующие знания. Такие люди уже были – профессор Уитстон, известные электрики братья Сименсы, Латимер Кларк.

Знания об электричестве были настолько малы, что не существовало даже общепринятой терминологии. Само значение таких понятий, как сопротивление, напряжение, сила тока и т. п., было не для всех ясным. Ток для большинства людей, даже непосредственно работавших с электричеством, оставался таинственной силой. Вольты, омы, амперы всё ещё принадлежали будущему. Один из свидетелей, дававших показания комиссии, почувствовал необходимость заметить: "Очень жаль, что те, кто разбирает этот вопрос, сами не стремятся понять законов Ома. Это исключило бы ненужные споры".

Одним из главных свидетелей по делу Атлантической телеграфной компании был доктор Уайтхауз. Основательно раскритикованный Томсоном, с чьим мнением весьма считались, он имел теперь несколько смущённый вид, тем более, что половина Совета комиссии состояла из его прежних коллег, чьи репутация и состояния немало пострадали по его милости. Однако Уайтхауз отказался признать свои ошибки. Он не согласился с тем, что его гигантские индукционные катушки, развивающие напряжение в тысячи вольт, виновны в гибели кабеля. В гвоё оправдание Уайтхауз приводил множество доводов. Главным был тот, что виноват во всём Сайрус Филд, который отказался предоставить ему необходимое для экспериментов время."Мистер Филд, — говорил Уайтхауз, — был самым деятельным человеком во всём предприятии. У него слишком много энергии, и она, видимо, не позволяла ему ждать хотя бы ещё три месяца. Из-за этих трёх месяцев, говорил мистер Филд, придётся на целый год отложить прокладку…" Но, может быть, действительно гораздо разумнее было отложить предприятие на год, чем из-за недостаточной его подготовленности задержать осуществление проекта на целых восемь лет.

Одной из самых любопытных фигур, представших перед комиссией, был член Королевского Общества знаменитый адмирал Роберт Фицрой, человек весьма самоуверенный. Это довольно видный учёный, пионер в области метеорологии и предсказания погоды. Несомненное, хотя может быть и косвенное, право на бессмертие принесло ему кругосветное плавание на английском военном корабле "Бигль", на борту которого находился скромный молодой учёный Чарльз Дарвин. Случилось это за двадцать лет до выступления Фицроя перед комиссией по разбору "телеграфного дела". Пять лет длилось плавание[25]. Его итоги были опубликованы в трёх томах, из которых два первых написаны Фиироем, а последний – Дарвином.

Карьера Фицроя весьма пестра. Он был неудачным губернатором Новой Зеландии, где защищал права местных жителей, чем навлёк на себя сильнейший гнев колонизаторов. Не отличаясь особенным тактом и выдержкой, он мог ввязаться в кулачную потасовку у одного из лондонских клубов. Вероятно, пылкий темперамент достался ему по наследству от его несколько необычных предков: Фицрой был прямым потомком короля Чарльза II и его любовницы Барбары Вильерс, герцогини Кливлендской, которая славилась своей бестактностью и жадностью.

Выступая перед комиссией, адмирал Фицрой поддержал проект прокладки трансатлантической телеграфной линии внёс несколько предложений, которые, однако, не могли быть приняты вследствие их непродуманности. Через пять лет Фицрой в состоянии крайней депрессии покончил жизнь самоубийством.

Адмиралы, инженеры, дельцы, изготовители кабеля, учёные в течение многих недель и месяцев излагали комиссии свои взгляды и делились опытом.

Совершенно неожиданно на Уайтхолл приехал из Кентукки полковник Тал Шаффнер и внёс предложение, которое заставило Атлантическую телеграфную компанию пережить несколько тревожных минут.

Шаффнер был в Соединённых Штатах организатором прокладки многих телеграфных линий на большие расстояния, включая, как он сам говорил, линию, идущую от реки Миссисипи до западных границ "цивилизации". Полковник не верил в экономичность трансатлантического кабеля. Свои доводы он строил на анализе сообщений, прошедших по кабелю 1858 года, тексты которых он в полном объёме представил комиссии. Подсчитали, что в каждом направлении по кабелю удавалось передавать не более ста слов в день. Причём лишь немногие сообщения относились к коммерческим, большинство же представляло собой рабочие указания или отчаянные просьбы обнаружить, в чём же заключается неисправность кабеля. Согласно выводам Шаффнера, нельзя надеяться на то, что кабель, проходящий под водой три с лишним тысячи километров, будет хорошо работать и иметь практическое значение. Он предлагал свой проект прокладки северо-атлантического кабеля, который пойдёт от Шотландии до Фарерских островов, оттуда в Исландию, затем в Гренландию и, наконец, в Лабрадор. При этом наиболее длинный подводный участок линии – между Фарерскими островами и Исландией – составит не более 1000 километров. Все телеграммы передавались бы через промежуточные наземные станции немедленно по мере их поступления, и таким образом участок подводного кабеля в 1000 километров не смог бы отрицательно повлиять на рабочую скорость прохождения телеграфных сообщений. "Конечно, — говорил Шаффнер, — этот участок был бы самым слабым местом во всей линии, но ведь это только 1000, а не 3500 километров, а значит, и скорость прохождения сигналов, согласно закону квадратов, была бы гораздо большей, чем по трансатлантическому кабелю (теоретически в 10 раз)…"

Полковник Шаффнер потратил много времени и средств, продвигая свой проект. Он провёл изыскания по маршруту и добился в Дании концессии на участок Фарерские острова – Исландия – Гренландия, по которому должна была пройти его телеграфная линия. Всё это он сделал ещё в 1854 году. Его проект на бумаге выглядел привлекательно, но требовал строительства наземных линий в самых безлюдных и труднодоступных районах мира и подводных линий через водные пространства, изобилующие айсбергами.

Адмирал Джеймс Росс, виднейший полярный исследователь того времени, высказался против этого проекта из-за опасности, которую представлял для кабеля дрейфующий лед. Он утверждал, что прямой южный маршрут гораздо безопаснее и легче. Проект Шаффнера можно попробовать осуществить лишь в том случае, если прокладка телеграфной линии Ирландия – Ньюфаундленд окончательно не удастся.

В настоящее время действительно существует телеграфная линия от Шотландии до Исландии через Фарерские острова. Но участок до Гренландии так и не был построен.

К сожалению, Шаффнер недооценил достижения в области подводной телеграфии и думал, что все кабели, проложенные через океан, будут служить так же плохо, как и первый. В этом заключалось роковое заблуждение джентльмена из Кентукки, которое привело его к потере миллиона долларов[26].

Теперь, когда были выслушаны и опу6ликованы показания всех свидетелей и мнения специалистов, стали понятны причины катастроф и ясны пути их устранения. Комиссия заключила свой геркулесов труд следующими словами: "Неудач с телеграфными линиями можно было бы избежать, если бы данный вопрос был предварительно серьёзно исследован. Мы убеждены в том, что если трансатлантическому телеграфу уделить должное внимание, предприятие это окажется столь успешным, сколь до сих пор оно было катастрофическим". Иными словами: "Мы научились на своих собственных ошибках и теперь, имея опыт, можем браться за дело".

Это было верно, но всё же успех пришёл лишь через долгих пять лет, после ещё одной катастрофы.

IX. НА ГРАНИ ПОБЕДЫ

Главной проблемой были деньги. Ничто, говорят, так не волнует, как миллион долларов… А сколько их исчезло в пучине Атлантики!?…

Теперь, после скандального провала телеграфа 1858 года Сайрусу Филду было трудно вновь собрать необходимую сумму, несмотря на всю очевидность технических возможностей новой прокладки кабеля. В период 1861-1864 годов, для того чтобы уговорить капиталистов Англии и Америки, ему пришлось непрерывно совершать поездки из одной страны в другую. "Катастрофы на этот раз не произойдёт", — заверял Фил д. Однако успех был невелик. Вот что писал его брат Генри:

"Лето 1862 года мистер Филд провёл в Америке. Со всей присущей ему энергией он пытался собрать необходимые средства для возобновления работ по прокладке трансатлантического телеграфного кабеля. Большинство видных деятелей Бостона, к которым он обращался, внимательно отнеслись к его доводам. Это было для него очень лестным. Их трудно заподозрить в неискренности. Мало того, они приняли ряд резолюций, в которых назвали проект телеграфной связи через Атлантику величайшим предприятием современности и призвали своих соотечественников всячески поддержать его. Но сами они не дали ни доллара".

Справедливости ради следует заметить, что Америке того периода было действительно не до большого бизнеса. Шла гражданская война. В стране, разделённой надвое, не было ни энергии, ни энтузиазма для осуществления такого проекта. Кроме того, отношения между Севером Америки и Англией оставались крайне натянутыми, и немудрено, что на этот раз Филду не помогло его исключительное умение убеждать людей. К 1864 году он уже тридцать один раз пересёк Атлантику, уговаривая то американцев, то англичан подключиться к проекту. Такая подвижность была бы, пожалуй, утомительна даже в наш век хорошо организованного воздушного сообщения. Однако эти поездки так ни к чему и не привели.

Прошло более двух лет, прежде чем удалось, наконец, сдвинуть дело с мёртвой точки. Теперь прокладка трансатлантического кабеля и почти вся организация работ финансировались Великобританией. Лишь десятая часть всех ассигнований приходилась на долю Соединённых Штатов. 7 апреля 1864 года объединились две фирмы, которые до этого делили между собой сферу производства подводного телеграфного кабеля, — известная "Гутта-Перча", изготовлявшая сердечник кабеля, и "Гласе, Эллиот и К°", производившая его бронирование. Теперь всё сконцентрировалось в "Телеграф Констракшн энд Мейнтененс Компани", которая существует и в наши дни.

Директора этой компании, председателем которой стал член парламента Джон Пендер, были крайне заинтересованы в сооружении трансатлантического телеграфа. Они не сомневались в успехе предприятия. Это послужило причиной того, что "Телеграф Констракшн энд Мейнтененс Компани" немедленно ассигновала Телеграфной компании Филда 315 000 фунтов стерлингов. 285 000 фунтов стерлингов, недостающие до суммы в 600 000, необходимой по расчётам для осуществления проекта, Филд достал сам у представителей частного капитала.

Таким образом, Великое предприятие вновь встало на ноги. Очередная проблема заключалась в создании кабеля новой конструкции. Теперь любая опрометчивость или поспешность были нетерпимы – слишком хорошо знали им цену. Всё подвергалось тщательному контролю; десятки образцов кабеля новых конструкций проходили всесторонние испытания. Наконец, был выбран такой кабель, который удовлетворял всем требованиям проекта.

Его токопроводящая жила была втрое больше жилы кабеля 1858 года. Значительно более мощной стала броня. Кабель мог выдерживать разрывные нагрузки в восемь тонн, т. е. на пять тонн больше, чем предыдущий кабель. Наружный диаметр нового кабеля был более 25 миллиметров. Хотя он весил в воздухе примерно 1000 килограммов на один километр (вдвое больше своего предшественника), при погружении в воду его вес значительно уменьшался. Восемнадцать километров такого кабеля могли вертикально висеть в воде, не разрываясь от собственного веса. Такая длина в четыре раза превышала максимальную глубину, которая когда-либо промерялась под килем кабельных судов в Северной Атлантике. Береговые концы кабеля новой конструкции общей длиной около 55 километров были одеты в ещё более мощную броню. Однако, несмотря на все усовершенствования, которые безусловно были значительным шагом вперёд, всё же и эта конструкция таила в себе невидимые семена будущих несчастий.

Трансатлантический телеграфный кабель конструкции 1865-1866 гг. Разделанный конец и поперечное сечение кабеля. Семипроволочная медная жила изолирована четырьмя слоями гуттаперчи и покрыта сначала пропитанной пенькой, затем десятью стальными бронепроволоками, каждая из которых предварительно обмотана слоем пеньки

Береговые концы трансатлантического кабеля конструкции 1865 г. Поверх глубоководного кабеля наложены пеньковая подушка и усиленная броня, состоящая из 12 пучков, каждый из которых скручен из трёх стальных проволок

К концу мая 1865 года было изготовлено 4200 километров кабеля. Его общий вес составлял 4500 тонн, т. е. почти в два раза больше веса кабеля 1858 года, на прокладку которого потребовались тогда два самых больших судна в мире. Теперь, благодаря счастливой случайности, единственным в мире кораблём, способным поднять такой груз, оказался безработный в то время легендарный "Грейт Истерн". Сама судьба, видимо, предоставляла ему возможность проявить себя в столь почётном деле и завоевать славу, в которой ему так долго было отказано.

Великолепный, но несчастный корабль спустили на воду семь лет назад. Он не имел коммерческого успеха и был почти заброшен вследствие бездарности его владельцев и в результате махинаций его блестящего, но беспринципного строителя – Джона Скотта Рассела[27].

"Грейт Истерн" имел двести десять метров в длину и водоизмещение 32000 тонн. В мире не было корабля, который по своим размерам смог бы сравниться с этим гигантом, пока в 1906 году, т. е. через 48 лет, не появилась "Лузитания"[28].

"Грейт Истерн" был детищем инженерного гения викторианской эпохи – Изамбара Брюнеля. За последние 500 лет Брюнель был, пожалуй, единственным, чьё имя можно поставить где-то рядом с именем Леонардо да Винчи. Великолепные каменные и металлические мосты, построенные Брюнелем, по праву считаются замечательными памятниками архитектуры и инженерного искусства, например, его знаменитый клифтонский подвесной мост в Бристоле. По большей части Южной Англии проходят прекрасно распланированные Брюнелем железные дороги. Он был не только выдающимся инженером, но и одарённым художником. Теперь беспощадная специализация делает с каждым днём всё менее возможным повторение такого гармонического сочетания способностей…

Клифтонский подвесной мост

Из всех творений Брюнеля "Грейт Истерн" был последним и самым замечательным. Будучи в пять раз больше самого большого судна в мире, он отнюдь не представлял собой образец гигантомании в области инженерного искусства, как утверждали некоторые. Брюнель был первым инженером-кораблестроителем, понявшим, что с увеличением размеров судна повышается его экономичность, увеличивается грузоподъёмность, причём в гораздо большей степени, чем потребность в соответствующем увеличении мощности его двигателей: первая – грузоподъёмность – зависит от куба линейных измерений судна, вторая – от их квадрата. Поняв это, Брюнель воплотил свои математические расчёты в жизнь. Он сконструировал корабль, который был достаточно велик, чтобы нести на себе, помимо полезного груза, необходимое количество угля и других запасов, обеспечивающих рейс из Англии в Австралию и обратно. А лет за десять до этого многие учёные теоретики доказывали невозможность создания парового судна, которое могло бы располагать запасами угля, достаточными даже для рейса через Атлантику.

"Грейт Истерн"

"Грейт Истерн" считался одним из самых красивых кораблей мира. Пять дымовых труб, шесть мачт, изящные обводы корпуса придавали ему величественный вид. Отсутствие палубных надстроек, к которым так привык наш глаз, делало его, правда, несколько своеобразным.

Невозможно описать это судно, не прибегая к словам в превосходной степени. Гребные колёса "Грейт Истерна" имели диаметр около 17,5 метра, гребной винт – размах лопастей более 7 метров – размеры, которым нет равных и в наши дни.

Сочетание винта и колёс делало судно самым маневренным из когда-либо существовавших судов. При вращении одного колеса в направлении, обратном движению, этот великан мог разворачиваться вокруг своей оси, словно на поворотном круге.

На верхней палубе

Тем не менее, к 1865 году "Грейт Истерн" успел довести до банкротства целый ряд своих владельцев и поглотить свыше миллиона фунтов стерлингов. Затем он был продан с аукциона за баснословно низкую цену – 25 000 фунтов стерлингов, что не составляло и тридцатой части настоящей цены судна. Его покупатели, во главе которых стоял президент железнодорожной компании "Грейт Вестерн" Дэниэль Гуч, сразу же договорились с Сайрусом Филдом об использовании этого судна для прокладки трансатлантического телеграфного кабеля. Новые владельцы были совершенно уверены в успехе дела, что, видимо, побудило их согласиться не брать платы за аренду корабля, если прокладка почему-либо не увенчается успехом.

Погрузка кабеля на борт корабля "Грейт Истерн", на рейде Ширнесс, залив Медуэй, май 1865 года

Для размещения огромного количества кабеля трюмы "Грейт Истерна" были переоборудованы в три специальных больших тенкса. Чтобы разместить на корме шкивы, направляющие ролики, динамометры и другие детали кабелевытравливающего устройства, пришлось немного передвинуть одну из дымовых труб.

24 июня 1865 года, имея на борту 7000 тонн кабеля, 8000 тонн угля, воды и провианта для пятисот человек, "Грейт Истерн" покинул Медуэй – залив в юго-восточной части Англии, южнее устья Темзы. В то время ещё не было рефрижераторных установок, и на его борту разместили маленькую "ферму" (корову, 10 быков, 20 свиней, 120 овец) и целый птичий двор, которые должны были обеспечивать людей свежим мясом во время всего плавания.

Из оставшихся в живых к тому времени пионеров кабельных экспедиций на борту "Грейт Истерна" был прежде всего их неутомимый организатор Сайрус Уэст Филд – единственный американец среди пятисот англичан. Кроме него, были профессор Томсон, Сэмюэль Кэннинг – главный инженер "Телеграф Констракшн энд Мейнтененс Компани" и де Соти – инженер-электрик фирмы. Кораблём командовал Джеймс Андерсон, но во всех делах, имеющих непосредственное отношение к прокладке кабеля, решающее слово принадлежало Кэннингу. Доктор Уайтхауз на борт не был допущен даже в качестве пассажира.

Обязанности в этом походе распределялись несколько необычно. Атлантическая телеграфная компания, представленная главным образом Сайрусом Филдом и Том-соном, обладавшими громадным опытом, фактически находилась в зависимом положении. "Телеграф Констракшн энд Мейнтененс Компани" изготовила кабель, зафрахтовала судно; её вклад составлял более половины всего капитала, и теперь, чувствуя себя хозяином положения, компания не хотела разрешать своему "младшему" партнёру активно вмешиваться в дела. Таким образом, Филд и Томсон оказались в роли наблюдателей, имевших, однако, право наложить вето на те работы, которые вели к нарушению согласованной спецификации.

Теперь, поскольку весь кабель находился на одном судне, проблемы его соединения в океане не существовало. "Грейт Истерн" мог отплыть к Ньюфаундленду прямо из Ирландии. Благодаря тому, что на борту "Грейт Истерна" находился известный в то время военный корреспондент лондонской "Тайме" Уильям Рассел, мы располагаем полным отчётом об этой экспедиции. Спустя некоторое время отчёт опубликовали; это было прекрасное издание с литографиями Роберта Дадли.

Уильям Рассел

…В маленькой дикой и заброшенной бухте Фейл-хоммерум, расположенной недалеко от бухты Валенсия, — пишет Рассел, — должен был взять своё начало трансатлантический кабель. Сотни людей собрались здесь, чтобы наблюдать за вновь оживившимся Великим предприятием. Они расположились на прибрежных холмах, на которых ещё возвышались развалины бывшего форта Кромвеля; их яркие одежды и праздничная суета со стороны напоминали ярмарку. Там были и шуты, и фокусники, и мелкие торговцы, одним словом, все те, кто не упускает случая хоть немного подзаработать. Никогда ещё эта уединённая часть Ирландии не видала такого бурного оживления.

Многие из присутствующих пришли сюда, чтобы увидеть самый большой корабль в мире. Но им вскоре пришлось разочароваться. «Грейт Истерн» остановился вдали от берега, к которому ему подходить было небезопасно, да это и не вызывалось особой необходимостью.

Вечером 23 июля 1865 года один из небольших кораблей ("Каролина")доставил к борту «Грейт Истерна» береговой конец кабеля. Спустя некоторое время после сращивания конца с основным кабелем корабль взял курс к берегам Америки. Корабли сопровождения – «Грозный» и «Сфинкс» – некоторое время шли рядом с ним, а затем дали прощальный салют из пушек, который одновременно означал и начало экспедиции.

Вечером 23 июля 1865 года один из небольших кораблей ("Каролина") доставил к борту "Грейт Истерна" береговой конец кабеля.

Садилось солнце, и по курсу кораблей на гладкой поверхности океана пролегла широкая золотая полоса солнечного света, которая как бы указывала им путь. Размеренно вращались барабаны кабельной лебёдки и чёрной непрерывной лентой спокойно бежал за кормой кабель…

"Хорошо, когда всё идёт спокойно", — замечает далее Рассел. Но, к сожалению, и на этот раз спокойствие было очень непродолжительным.

На следующее утро, когда за кормой уже пролегло 155 километров кабеля, приборы показали повреждение. Чтобы найти его и устранить, надо было выбрать на борт некоторое количество уже вытравленного кабеля. На первый взгляд эта операция кажется несложной. Но "Грейт Истерн" не имел специального оборудования для выбирания кабеля, и работа представляла значительную трудность. Выбирать кабель с кормы было опасно, так как создавалась угроза его намотки на винт. Кабель пришлось сначала закрепить, затем разрезать и конец той части, которая уже была уложена на дно, отнести на носовую часть судна, где находился небольшой подъёмный механизм. Ну, а если учесть, что длина судна равнялась 210 метрам, а по его борту были расположены гребные колёса и другие выступающие части, то нетрудно представить себе, насколько сложной и трудоёмкой была такая операция. Прошло десять часов, прежде чем удалось выбрать на борт несколько километров кабеля и обнаружить повреждение. То, что увидели при этом люди, крайне взволновало их: пятисантиметровый кусок стальной проволоки как будто специально был воткнут прямо в сердцевину кабеля; он пронизывал его насквозь и замыкал токопроводящую часть с наружной бронёй, а следовательно, и окружающей водной средой. Конечно, это могло быть и случайностью, но уж очень всё походило на злой умысел.

Устранив повреждение, возобновили прокладку. Но не успел уйти за борт и первый километр кабеля, как приборы вновь показали повреждение.

Это, подобно пряже Пенелопы, не имело конца, — с горечью замечает Рассел. — Люди просто пришли в отчаяние. Во всех тенксах до начала прокладки кабель был испытан, и вдруг теперь он повёл себя так странно. Даже у всегда спокойного и прекрасно владеющего собой мистера Филда, судя по всему, появились мысли о том, что мечта всей его жизни есть не что иное, как химера…

К счастью, вскоре выяснилось, что виноваты приборы, регистрирующие работу кабеля. Вновь в глазах утомлённых и отчаявшихся людей засветились огоньки надежды.

26 июля – на четвёртый день плавания – начался шторм. Корабли сопровождения едва удерживались рядом с "Грейт Истерном", который как ни в чём не бывало продолжал идти вперёд с прежней скоростью. Казалось, он совершенно не ощущает влияния штормового океана. Вскоре "Сфинкс" стал заметно отставать и совсем скрылся из виду. Это была неприятная потеря, поскольку у него на борту остался единственный механический лот – инструмент для измерения глубины. Последующие два дня прошли без каких-либо происшествий, и находящиеся на борту "Грейт Истерна" смогли немного отдохнуть… Корабельные "литераторы" выпустили газету, в которой подробно освещались новости дня и местные сплетни.

Сегодня перед избранной аудиторией, — говорилось в газете, — профессор Томсон решил прочесть лекцию об электричестве. Демонстрируя какой-то прибор, напоминающий маленький фонарь, учёный джентльмен сказал: «Лекция, которую я собираюсь вам прочесть, посвящена вопросу, долгое время занимавшему умы передовой части человечества…» Дальше, однако, никто не слушал, поскольку раздался сигнал к завтраку, на зов которого присутствующие моментально откликнулись.

Несмотря на колоссальную эрудицию, профессор Томсон не внушал своим коллегам и близко стоящим к нему людям благоговейного страха. Они относились к нему с любовью и уважением. Один из них позже отметил: "Томсон был отличным товарищем, прекрасным партнёром в вист, хотя иногда из-за присущей ему рассеянности и мог спросить: «А чей теперь ход?»".

Величаво покачиваясь на волнах, "Грейт Истерн" разматывал свою железную нить. Сам вид этого грандиозного корабля, значимость работы, которую он совершал, внушали мысль о неодолимой мощи человеческого разума. Шаг за шагом человек покорял пропасти океанских глубин, громадные расстояния, силы ветра и волн; его руки в вечном мраке пучины тянули нить, по которой подчинившаяся теперь человеку электрическая молния будет передавать его мысли, способствуя взаимопониманию народов двух великих континентов.

В полдень, на седьмой день плавания, когда за бортом осталось почти 1500 километров кабеля, вновь раздался сигнал тревоги. Повреждённая часть кабеля не успела далеко уйти, но, как и прежде, на устранение повреждения пришлось затратить очень много времени. Повреждение оказалось точно таким же, как и в первый раз. "Теперь ни у кого не было сомнения в том. что проволока воткнута рукой опытного злоумышленника, — говорит Рассел. — На вахте стояла та же бригада, что и тогда". Девятнадцать часов ушло на устранение повреждения. Теперь, чтобы не допустить вредительства, на судне создали специальную группу контролёров для наблюдения за работающими в тенксах.

Утром 2 августа "Грейт Истерн" завершил почти три четверти своей работы[29]. Телеграфисты в Валенсии принимали совершенно чёткие сигналы по кабелю, длина которого теперь уже составляла около 2400 километров. Следя за колебаниями гальванометра, они могли даже наблюдать, как "Грейт Истерн" покачивается на волнах, ибо при этом в кабеле возникали токи, индуктируемые полем многотонного магнита, которым являлся стальной корпус корабля.

Но вдруг совершенно неожиданно сигналы прекратились. Шли часы, часы слагались в дни, недели…, но ни один сигнал уже больше не приходил по тонкой нити, уходящей вдаль океана. Никто на земле не знал, что случилось. Кабельная экспедиция словно канула в воду…

* * *

Несколько слов в дополнение к рассказу А. Кларка о знаменитом лайнере XIX века "Грейт Истерне" и о его создателях. Инженер-мостовик, порто- и кораблестроитель И. Брюнель (1806-1859 гг.) был творцом нескольких уникальных для своего времени пароходов, предназначавшихся для регулярных трансатлантических рейсов. Это были "Грейт Вестерн", или "Великий Запад" (1838 г.), — первый пароход, пересекший океан без парусов, с помощью только паровой машины, "Грейт Бритн", или "Великобритания" (1845 г.), — первый трансокеанский лайнер с гребным винтом и стальным корпусом и, наконец, гигант "Грейт Истерн", или "Великий Восток".

"Грейт Истерн" – его первоначальное название "Левиафан" – был заложен на верфях Д. С. Рассела в Гринвиче (район в юго-восточной части Лондона)1 мая 1854 г. и спущен на воду 31 января 1858 г.

Неудачи этого шедевра кораблестроения, который не имел иного недостатка, кроме того, что по своим возможностям опережал потребности своего времени, начались с первых же дней его существования. Спуск судна на воду длился 82 дня, причём не обошлось без серьёзных увечий рабочих. Когда "Левиафан" перебазировался с верфей в первый же порт на Темзе (Депфорт, в юго-западной части Лондона), компания, для которой его строили, обанкротилась. Его прода\и за 20 % стоимости; не будучи ещё полностью оснащённым, этот гигант принес миллионные убытки.

Первое пробное плавание лайнер совершил только в сентябре 1859 г. (Брюнель, который умер 15 сентября 1959 г., так и не был свидетелем первого рейса своего детища). Новые собственники переименовали корабль в "Грейт Истерн". Но трагическая судьба преследовала его и под нояым именем. Через два дня после пробного плавания, на рейде в Гастингсе (город на берегу Па-де-Кале), лопнула одна из труб, смертельно обварив нескольких матросов.

Его первый капитан утонул два месяца спустя, когда судно стояло на рейде в Саутгемптоне. Предубеждения против этого удивительного судна были настолько сильны, что, когда оно отплыло в Нью-Йорк, только 46 пассажиров осмелились пуститься на нём в путь И это на комфортабельном пароходе, готовом принять на борт 4000 человек! "Это судно – верх совершенства, — писал знаменитый Жюль Верн, — это не просто корабль, это целый город".

Весь переезд был совершён с изумительной скоростью – за десять с половиной дней. Несмотря на первый успех, этот чудесный морской отель на обратном пути в Англию был по-прежнему пуст. Не успел корабль бросить якорь в Ливерпуле, как был опечатан судебным приставом и впоследствии продан с аукциона.

Лишь участие в экспедициях 1865-1866 гг. по прокладке трансатлантического кабеля принесло "Грейт Истерну" всемирную славу. При 210-метровой длине он имел ширину 25 м. Его грузоподъёмность превышала 20000 т. Гребные колёса поиводились в движение машинами мощностью по 500 л.с., а гребной винт – машиной в 1600 л.с. Такие двигатели позволяли судну развивать скорость до 12-15 узлов. Команда его насчитывала 400 человек. Кроме того, корабль был оснащён парусами, общая площадь которых на всех шести мачтах достигала 5400 м^2.

Д. Шарле

X. ДУШЕВНОЕ УДОВЛЕТВОРЕНИЕ

Исчезновение кабельной флотилии вызвало в Англии множество различных толков. Упорно поговаривали о том, что "Грейт Истерн" якобы переломился на океанской волне и затонул со всем экипажем. Эти слухи, явно рассчитанные на то, чтобы бросить тень на качество конструкции корабля-гиганта, не могли, конечно, волновать умершего шесть лет назад Брюнеля. Однако они вызвали бурные споры на страницах лондонской "Таймс" и угрожали авторитету Проекта. Чтобы прекратить их, Телеграфная компания созвала чрезвычайное собрание, на котором не только заявила о своей уверенности в успешном ходе работ кабельной флотилии, но и высказала решимость начать в скором времени новые работы по прокладке второй трансатлантической телеграфной кабельной линии.

То был рискованный приём, но он полностью оправдал себя. В это же время далеко в океане, на "Грейт Истерне", делалось всё возможное, чтобы не расстроить планы предприятия.

Около 6 часов утра второго августа, находясь в кабельном тенксе, Сайрус Филд услышал неприятный скрежет металла и одновременно крик рабочего: "Опять проволока"! Моментально сообразив, в чём дело, Филд отдал распоряжение вахтенному, но, к сожалению, ни судно, ни вытравливающий механизм нельзя было остановить мгновенно. Прежде чем удалось это сделать, повреждённая часть кабеля выскользнула за борт. На сей раз, как показали приборы, кабель не имел короткого замыкания. Он был пригоден к использованию, но не отвечал требованиям спецификации. Профессор Томсон подсчитал, что по нему можно будет передавать до четырёх слов в минуту, а этого достаточно, чтобы окупить стоимость линии. Но главный инженер Кэннинг решил не рисковать. Заказчик мог не принять такой кабель, что привело бы фирму к банкротству.

Во всяком случае, поднятие повреждённого участка на борт было теперь уже привычным делом. За время плавания люди накопили достаточно опыта в таких работах, и Кэннинг не имел оснований сомневаться, что после нескольких часов задержки "Грейт Истерн" вновь продолжит свой путь и закончит прокладку оставшихся 1200 километров кабеля.

Как и прежде, кабель для подъёма на борт занесли на носовую палубу. Пока шла работа, один из матросов обнаружил в тенксе множество мелких кусков бронепроволоки, которые, как шелуха, сыпались с верхних витков уложенного в бухту кабеля. Это открытие моментально изменило ход мыслей: "То, что мы раньше принимали за убийство", — писал Рассел, — на самом деле оказалось «самоубийством»". Металл, из которого была изготовлена броня, оказался очень хрупким и под действием огромной тяжести уложенных друг на друга витков кабеля ломался, как хворост. Никому раньше не пришло в голову испытать кабель именно с этой стороны.

Теперь кабель находился на глубинах порядка 3500 метров (точнее, определить глубину нельзя было, поскольку единственный лот остался на "Сфинксе"), и "Грейт Истерн", обладавший огромной массой и к тому же лежавший в дрейфе, создавал значительную угрозу обрыва наглухо закреплённого на его борту кабеля. С самого начала подъём пошёл неудачно: отказал механизм; затем судно развернуло и кабель стал тереться о борт. Видимо, создалось напряжение больше того, которое он мог выдержать… "Кабель лопнул… Всплеск… И ни одна морщинка на гладкой, залитой солнцем поверхности улыбающегося океана, не указывала теперь место, где утонуло так много надежд…"

"Грейт Истерн", август 1865 года. Момент спуска сигнального буя, устанавливаемого над местом обрыва кабеля

Началась тяжёлая борьба с океаном, один на один, борьба, которая несомненно вызвала бы восхищение во всём мире, если бы кто-нибудь мог наблюдать её. Несмотря на то, что "Грейт Истерн" не был снабжён соответствующим оборудованием, Сэмюэль Кэннинг решил выловить кабель, лежащий теперь в пучине Атлантического океана. Однажды его команде уже удалось поднять в Средиземном море кабель с глубины 1260 метров. Но здесь глубина в три раза больше, и успех предприятия был сомнительным. Трудно было рассчитывать на то, что кабель выдержит огромное напряжение, которое возникнет при его подъёме из этой бездны, если его вообще удастся зацепить.

Грапнель – приспособление типа крюка-кошки.

Грапнель с пятью лапами, при помощи которой экспедиция "Беспредельное отчаяние" (так называли её газеты того времени) собиралась выудить свою добычу, стоящую более миллиона, прикрепили к стальному тросу длиной в девять километров и выпустили за борт. Прошло более двух часов, прежде чем это приспособление достигло дна. "Грейт Истерн" зашёл на наветренную сторону, остановил машины и, подняв паруса, медленно дрейфовал в ночном океане. Как отмечает Дьюган, это было грандиозное зрелище: такого большого парусного корабля ещё никогда не видел мир.

Всю ночь грапнель волочилась по дну в кромешной тьме океанской пучины. Рано утром 3 августа крюк за что-то зацепился. Началась расшатывающая нервы работа по выволакиванию на гигантской удочке неизвестной добычи.

Стальной трос, который использовался для поднятия кабеля, был малопригодным для этой работы. Никто не мог предположить, что в ней вообще возникнет необходимость. Трос состоял из двадцати четырёх кусков, соединённых между собой скобами; прочность их, видимо, была недостаточной. Уже около двух тысяч метров троса выбрали на борт, как вдруг одна из скоб не выдержала и вся оставшаяся часть троса вместе с крюком и кабелем, который несомненно сидел на нём, вновь пошла ко дну.

Поднялся туман. Невозможно было определить местонахождение судна. Но в полдень 4 августа солнце, к счастью, вновь появилось. Судно оказалось в 85 километрах от места, где был потерян кабель. Вышли к этому месту и зафиксировали его буем, на установку которого ушло ещё 5500 метров троса. Теперь "Грейт Истерн" мог работать, имея ориентир, без которого место гибели кабеля могло быть легко утеряно.

Последующие два дня стояла неблагоприятная ветреная погода. 7 августа ветер стих, и Кэннинг предпринял вторую попытку найти и поднять кабель. Но, к сожалению, повторились прошлые мучения. Кабель удалось довольно быстро зацепить и почти наполовину поднять над грунтом, но вновь не выдержала одна из скоб. Эта неудача поглотила весь оставшийся корабельный запас троса.

Однако азарт не давал людям покоя. В корабельных кладовых собрали все куски троса, какие только можно было найти, и срастили их. Но начался шторм, продолжавшийся до 10 августа. Когда он кончился, крюк вновь выбросили за борт. Как будто что-то зацепили, но, судя по слабому натяжению троса при подъёме, кабеля на нём не было. Оказалось, что крюк запутался в образовавшейся петле троса и волочился впустую.

Четвёртая попытка была сделана на следующий день – 11 августа. Кабель вновь удалось зацепить.

Это было уже слишком, — писал Рассел, — стоять рядом и быть свидетелем ужасной борьбы между кабелем, который сейчас быстро поднимался на поверхность, и жестокой, непоколебимой жадностью океана. Не было сомнений в том, что кабель зацеплен и отрывается от своего покрытого тиной ложа… Какая смена надежд и опасений! Некоторые умышленно отвлекали себя каким-нибудь занятием, чтобы не поддаться волнению, заставлявшему возбуждённо биться сердце… Я не выдержал и поднялся на палубу. Было темно и сыро. Взад и вперёд расхаживал я под навесом гребного колеса, с тревогой и надеждой ожидая исхода этого поединка. Минуты казались вечностью. Вдруг – свист и крики: «Останови! Осторожно!» – вывели меня из прежнего состояния. Затем наступила неестественная тишина… Я понял, что всё кончено…

Оборвалась наша последняя надежда. Машины бездействовали, люди стояли неподвижно, как окаменевшие. К проволочному нагромождению, которое устроил «Грейт Истерн» на дне Атлантики, добавилось ещё около четырёх километров троса.

Но вот заработали машины великого корабля-труженика и, поклонившись рассерженному океану, как бы признавая своё поражение, «Грейт Истерн» начал медленно поворачиваться навстречу восходящему солнцу.

На «Грозном» огни просигналили: «Прощайте!». Огни нашего судна печально ответили: «До свидания! Спасибо». Затем каждый корабль пошёл своей дорогой к родным берегам.

Экспедиция 1865 года опять окончилась неудачей. Но теперь уже в возможности проложить трансатлантический кабель нельзя было сомневаться. "Грейт Истерн" доказал, что по своей остойчивости и маневренности он является прекрасным кораблём для выполнения этой задачи; оказалась удачной и конструкция кабеля, если не считать хрупкой брони, которую вполне можно было заменить. Кроме того, что не менее важно, всем стало ясно, что потерянный кабель можно найти и поднять с глубины более трёх километров.

В этом смысле само поражение вселяло веру в победу. Нельзя не восхищаться Сайрусом Филдом и его соратниками, решившими, несмотря на все несчастья, проложить новый кабель, а затем отыскать, поднять кабель этой экспедиции, две трети которого уже протянуты, и завершить его прокладку.

Чтобы обойти некоторые юридические трудности, нужно было создать новую компанию и собрать ещё 600 000 фунтов стерлингов. К началу 1866 года Филду с помощью Дэниэля Гуча и Ричарда Гласса (управляющего "Телеграф Констракшн энд Мейнтененс Компани") удалось это сделать. Свидетельством доверия, которое питала к ним публика, явилось то, что сумма в 370000 фунтов стерлингов, необходимая для организации новой Англо-американской телеграфной компании, была собрана в две недели.

Немедленно заказали 3700 километров нового, усовершенствованного кабеля. Его конструкция была несколько прочнее прежней. Будучи погружённым в воду, кабель обладал ещё более лёгким весом; на этот раз он имел броню из мягкой стальной оцинкованной проволоки.

Произошли также значительные улучшения и на "Грейт Истерне": устройство для подъёма кабеля установили на корме; был разработан метод непрерывного электрического контроля целости кабеля. Теперь уже не могло быть такого положения, когда повреждение обнаруживается лишь после того, как вытравили несколько километров кабеля. Взамен неудачного троса, не давшего возможности поднять затонувший кабель, запасли не менее 35 километров специального стального троса, который мог выдерживать нагрузку до 30 тонн. Корпус "Грейт Истерна" подвергся крайне необходимой ему очистке. Его днище заросло ракушками слоем в полметра. На бортах развевались длинные усы морских водорослей. Удаление этих морских наростов должно было способствовать увеличению скорости судна, по крайней мере, на пару узлов. Теперь Сэмюэль Кэннинг располагал обновлённым и более приспособленным для прокладочных работ судном. После всех приготовлений 30 июня 1866 года "Грейт Истерн" покинул Темзу.

На этот раз Адмиралтейство смогло дать только один корабль – "Грозный". Тем не менее, в составе экспедиции судов было больше, чем в прошлом году, так как компания зафрахтовала ещё два корабля – "Албани" и "Медуэй". На последнем находилось несколько сот километров прошлогоднего кабеля, а также 185 километров кабеля в более тяжёлой броне для прокладки его по мелководью в заливе Святого Лаврентия (Восточная Канада).

Кабелеукладочная машина на корме "Грейт Истерна"

Массивный конец берегового кабеля, каждый километр которого весил 5 тонн, — писала "Лондон Ньюс", — был с помощью понтона из 40 рыболовных ботов уложен на дно бухты Валенсия. На этот раз церемония начала похода разительно отличалась от прежней. В спокойной и почтительной торжественности зрителей было гораздо больше трогательного, чем в бурной весёлости провожавших экспедицию в прошлом году… Старухи в лохмотьях с глиняными трубками во рту; босоногие дети, мальчишки, девчонки; неяркие краски юбок, плащей или рубищ, едва удерживаемых на теле верёвкой.

Таков был вид жителей этого нищенского места. Нетрудно понять их интерес к "волшебной" проволоке, которая уходила к берегам, куда в поисках лучшей доли отправилось так много их земляков.

В пятидесяти пяти километрах от берега, ожидая доставки конца берегового кабеля, стоял великолепный "Грейт Истерн". Как только конец кабеля доставили к судну и подняли на борт, быстрые умелые руки матросов освободили его от защитных покровов, сняли изоляцию, зачистили токопроводящую жилу и тщательно сплели её с жилой основного кабеля. Затем это капризное дитя моря обернули в "пелёнки" – покрыли несколькими слоями гуттаперчи, пеньки и металлической проволоки, а все вместе – просмолённой парусиной. Сросток был готов.

Кабель в процессе прокладки выматывается из одного из трюм-баков "Грейт Истерна"

Итак, в пятницу, 13 июля 1866 года "Грейт Истерн" вновь направился к берегам Северной Америки. Тем, кому эта дата не нравилась, напоминали, что Колумб отправился на поиски Нового Света тоже в пятницу и открыл его в этот же день недели.

Со скоростью пять узлов шедевр Брюнеля продвигался к намеченной цели. Кабель за его бортом ровной лентой уходил на дно Атлантики. За все 14 дней плавания не произошло никаких происшествий, если не считать небольшой заминки из-за образовавшейся петли кабеля.

В Англии, где каждую минуту знали о делах экспедиции, волнение и уверенность росли день ото дня. Иначе обстояло дело в Соединённых Штатах. Там не имели никаких сведений о происходящем. Да их и не могло быть до тех пор, пока не придут корабли (если это вообще произойдёт). Некоторые всё же ожидали появления кораблей, расположившись на берегу Ньюфаундленда. Но таких было немного.

Очень свежи были воспоминания о неудаче прошлого похода, — пишет Генри Филд, — и большинство откровенно опасалось её повторения. Однако те, кто верил в успех, несли как бы ежедневную вахту… В пятницу 27 июля, вглядываясь в освещенную восходящим солнцем даль океана, люди увидели на горизонте корабль; взялись за подзорные трубы… Корабль подходит всё ближе и ближе, за ним ещё один и ещё…! Наконец, отчётливо видны очертания «Грейт Истерна». Они идут! В одну секунду на берегу всё приходит в состояние крайнего возбуждения. Вот корабли уже совсем близко. «Албани» и «Грозный» первыми входят в залив. «Медуэй» задерживается, чтобы подсоединить конец берегового кабеля. Затем «Грейт Истерн» спокойно и скромно, несмотря на свой величественный вид, входит в залив и становится на якорь. Как будто ничего не случилось. Как будто не протащил он за собой цепь длиной в три тысячи семьсот километров для того, чтобы соединить Старый Свет с Новым.

Никакое другое название не могло бы больше подойти к месту, где бросили свои якоря корабли экспедиции: Хартс-Контент – по-русски "душевное удовлетворение" – так называлось оно. Это была небольшая, со всех сторон хорошо защищенная бухта, в которой обычно корабли укрывались от непогоды. Она представляла собой часть залива Тринити – длинного рукава протяжённостью примерно 120 километров, окружённого высокими холмами.

27 июля 1866 года. Бухта Хартс-Контент (о. Ньюфаундленд). Завершение успешной прокладки трансатлантической телеграфной линии – доставка последних метров 3700-километрового кабеля на берег

Утром в пятницу 27 июля в Нью-Йорк была отправлена первая телеграмма:

Xартс-Контент, 27 июля. Мы прибыли сюда сегодня в 9 утра. Благодарим господа, всё в порядке. Кабель проложен и работает отлично.

Сайрус У. Филд.

Из-за обрыва кабеля, пересекающего залив Святого Лаврентия, эта телеграмма была доставлена в Нью-Йорк через двое суток, т. е. в воскресенье 29 июля.

В первый же день кабель "заработал" 1000 фунтов стерлингов. Наконец, океан стал возвращать проглоченные им деньги. Филд был счастлив, но его душевное удовлетворение было неполным. Ни он, ни его коллеги не могли быть спокойны, пока там, в ледяной и тёмной пучине Атлантического океана, в тысяче двухстах километрах от бухты лежит оборванный конец прошлогоднего кабеля…

* * *

Немного о коренных усовершенствованиях, которым подверглась конструкция кабелей 1865-1866 гг., по сравнению с конструкцией кабелей 1857-1858 гг. Ведь кабель – главное действующее лицо десятилетней трансатлантической телеграфной эпопеи.

Семь лет, с 1858 по 1865, не прошли для кабельной техники даром. Был накоплен и освоен огромный опыт, позволивший в корне изменить конструкцию кабеля, поднять на совершенно новую ступень уровень его производства и испытаний, повысить требования к материалам и к качеству сращивания отдельных строительных длин. За этот период компания "Гутта-Перча" успешно изготовила 44 подводных кабеля общей длиной около 17000 км, а фирма "Гласc, Эллиот и К°" – 30 подводных кабелей.

Был успешно проложен кабель через Средиземное море. Линия длиной 2500 км соединила телеграфом остров Мальту с Александрией. Другая линия, длиной 2250 км, пересекла Персидский залив и явилась последним эвеном телеграфной цепи, соединившей Англию с Индией.

К составлению технических условий на кабель 1865 г. были привлечены научные учреждения. Задачу сформулировали так: изготовить кабель настолько совершенный, насколько способен на это человеческий опыт.

Каковы же существенные различия кабелей 1865-66 и 1857-58 гг? Диаметр семи медных проволок, из которых скручивалась токопроводящая жила, был увеличен с 0,71 до 1,25 мм (каждой). Благодаря этому сечение жилы, а следовательно, и её электропроводность возросли в три раза. Совершенно иначе накладывалась изоляция. Хотя толщина её и осталась практически неизменной, примерно 2,8 мм, она состояла теперь не из трёх, а из четырёх тонких слоев гуттаперчи. Сама токопроводящая жила и каждый слой гуттаперчи покрывались специальным влагозащитным клейким компаундом, так называемой "мастикой Чаттертона", состоящей из трёх частей гуттаперчи, одной части смолы и одной части гудрона.

Изолированный сердечник кабеля обматывался слоем просмолённой пеньки и покрывался бронёй, на сей раз из 10 одинарных стальных мягких неоцинкованных проволок диаметром по 2,25 мм. Новым явилось то, что каждая бронепроволока была покрыта слоем пропитанной пеньки до диаметра примерно 8 мм. Делалось это с двоякой целью: во-первых, для защиты стальных проволок от коррозии и, во-вторых, для того, чтобы уменьшить вес кабеля при погружении в воду. Действительно, увеличение на 11-12 мм наружного диаметра кабеля лишь незначительно сказалось на повышении его веса, ибо удельный вес самой пеньки (примерно 0,65 г/см³) значительно меньше удельного веса меди (8,9 г/см³) и стали (7,8 г/см³), из которых были сделаны проволоки жилы и брони.

Наружный диаметр кабеля равнялся 28 мм, т. е. почти вдвое превышал диаметр кабеля 1857-1858 гг. Вдвое больше весил новый кабель в воздухе, однако в воде его вес лишь на 20 % превышал вес кабеля-предшественника. Благодаря усилению конструкции в целом разрывная прочность кабеля 1865-1866 гг. по сравнению с кабелем 1857-1858 гг. повысилась в два с лишним раза – с 3 до 7 т. Береговые концы кабеля (ирландский длиной 55 км и ньюфаундлендский длиной 9 км) имели усиленную, двойную, броню для защиты от повреждений при трении о камни во время приливов и отливов и от случайных ударов корабельных якорей. Поверх секций глубоководного бронированного кабеля накладывались подушка из пропитанной пеньки и вторая значительно более мощная броня. При этом впервые были введены три варианта брони для кабеля, прокладываемого от береговой станции до места начала укладки основной глубоководной линии: тяжёлая броня, средняя броня и лёгкая броня. Такая градация типов брони подводных кабелей связи принята и в настоящее время.

Наиболее тяжёлая броня в береговом кабеле 1865 г. состояла из 12 пучков, каждый из которых был скручен из трёх стальных проволок диаметром 8 мм. На береговой кабель 1866 г. наложили 10 одиночных стальных проволок диаметром 10 мм. Наружный диаметр этого кабеля (57 мм) был вдвое больше диаметра глубоководного кабеля.

Не совсем полно осветил А. Кларк и начало операций по прокладке трансатлантического кабеля в 1865 и 1866 гг. Оба раза кабель был изготовлен на заводе в Гринвиче. Однако "Грейт Истерн" не мог принять весь груз кабеля, находясь в русле Темзы. Поэтому его поставили в 25 км южнее Темзы в более глубоких водах залива Медуэй. Кабель перевезли на "Грейт Истерн" на вспомогательном судне. Два береговых конца погрузили каждый на свое вспомогательное судно. В частности, ирландский береговой конец прокладывали в 1865 г. "Каролина", а в 1866 г. "Уильям Керри". В бухте Валенсия один конец кабеля со вспомогательного судна при помощи лодочного понтона доставляли на берег и в здании оконечной станции подключали к сухопутной телеграфной сети. После этого вспомогательное судно, удаляясь от берега, укладывало кабель по направлению к "Грейт Истерну", на котором затем производилось сращивание концов обоих кабелей – глубоководного и берегового.

Д. Шарле

XI. БИТВА НА ДНЕ ОКЕАНА

Желание экипажей кораблей поднять затонувший кабель было так велико, что "Албани" и "Грозный" почти сразу же покинули Ньюфаундленд и уже на пятые сутки подошли к месту гибели кабеля. "Грейт Истерн" не смог вместе с ними отправиться в рейс. Для его подготовки требовалось больше времени. Нужно было перегрузить с "Медуэй" 1100 километров кабеля 1865 года и принять на борт несколько тысяч тонн угля, специально доставленного сюда из Англии небольшой флотилией угольщиков (один из кораблей флотилии по дороге затонул).

9 августа "Грейт Истерн" и "Медуэй" вышли в море и через три дня встретились с "Албани" и "Грозным". Последние к тому времени уже успели найти и зафиксировать буями место гибели кабеля. Словно гигантские морские птицы со сложенными крыльями, корабли караулили теперь место предстоящей добычи… Горя нетерпением, команда "Албани" уже сделала героическую попытку поднять кабель своими силами. Ей удалось даже зацепить его и приподнять над грунтом. Но… кабель вновь упал на дно.

Подошёл "Грейт Истерн". Остановившись в нескольких километрах от линии буев, он спустил на грунт крюк на проволочном тросе пятисантиметровой толщины. Затем качалась уже знакомая нам охота за кабелем. Однако зацепить его оказалось не так-то легко. Вновь и вновь "Грейт Истерн" терпеливо повторял заходы, но всё напрасно. Время от времени Филд садился на трос и по его вибрации и натяжению пытался определить, что же происходит там, на глубине около четырёх километров. Дно океана оказалось покрытым главным образом мягким илом, который, как замазка, прилипал к тросу и крюку. В ходе работ выяснилось, что это "Телеграфное плато" не такое уж ровное и гладкое; нет-нет да появлялись скалы, за которые иногда цеплялся крюк, вызывая внезапные нагрузки на трос, доходящие, как отмечал динамометр, до трёх-четырёх тонн! Однажды после одного такого "соприкосновения" на поднятом для осмотра крюке оказались погнутыми два зубца.

Только поздно вечером 16 августа кабель удалось зацепить. К утру его подтянули к поверхности. Как только утопленное сокровище Телеграфной компании показалось над водой, невообразимое ликование поднялось на судне. Но, увы, кабель был так ослаблен чрезмерным натяжением, которое испытывал при подъёме, что ещё не успели его закрепить, как он оборвался и опять ушёл на грунт. Всего пять минут он был на поверхности, словно лишь для того, чтобы усугубить танталовы муки его искателей.

Казалось, удача опять отвернулась от экспедиции. День за днём без всякого успеха шли поиски кабеля. Иногда его зацепляли, но каждый раз он обрывался. Вместе с "Грейт Истерном" искал кабель и "Албани". Однажды ему удалось зацепить и вытащить конец кабеля на борт, но только для того, чтобы вскоре обнаружить его второй конец. Оказалось, что зацепили кусок кабеля, оборвавшийся при одной из прежних попыток его поднять. Запасы подходили к концу, и "Грозный", который уже месяц находился в море, был вынужден уйти на базу. Команда судна последнее время жила на половинном пайке и всё-таки уходила в порт с большой неохотой.

К концу августа оставшиеся в океане корабли решили изменить тактику. Они отошли на сотню – другую километров к востоку, в места несколько меньшей глубины, и поиски кабеля начались в тридцатый раз. Вновь кабель был обнаружен. На этот раз его лишь приподняли над грунтом и удерживали в таком положении до тех пор, пока "Грейт Истерн" не отошёл на некоторое расстояние и не подцепил его в другом месте. Теперь, когда кабель был зацеплен в двух точках, натяжение стало не таким большим, как раньше. После двадцати четырёх часов терпеливого и медленного подъёма кабель, наконец, оказался на борту.

Сейчас же конец кабеля разделали и завели в аппаратную для проверки, возможна ли ещё по нему связь с Ирландией. Не исключена была вероятность, что где-нибудь в кабеле имеется повреждение (как-никак он целый год пролежал под водой) и титанические усилия по его вылавливанию окажутся напрасными.

Молча ждали люди подтверждения своих надежд. Это был, пожалуй, самый напряжённый момент из всех, которые когда-либо переживали на "Грейт Истерне"… Привычная тишина аппаратной стала ещё глубже, — пишет Генри Филд, — лишь монотонно тикал хронометр. Прошло почти четверть часа, а ответа всё не было. Вдруг оператор сорвал с себя шапку, швырнул её на палубу и во всю глотку заорал: «Ура-а!» Свист, крики, шум, многократные «ура!», пальба из ракетниц были естественным и столь понятным проявлением радости, которое в эту минуту могли себе позволить эти мужественные люди…

Сцена, разыгравшаяся на другом конце кабеля, была менее бурной, но не менее волнующей. Её неплохо описали в журнале "Спектейтор":

День и ночь, в течение целого года, дежурные телеграфисты были на посту. Они наблюдали за маленьким лучом света на шкале зеркального гальванометра, с помощью которого принимались сигналы, и дважды в сутки проверяли кабель – его электропроводность и состояние изоляции по всей длине в две тысячи четыреста километров… Наблюдения за световым лучом велись, конечно, не потому, что ждали сообщений. Цель наблюдений заключалась в контроле за состоянием кабеля. Иногда, правда, из глубины океана начинали поступать какие-то дикие, бессвязные сигналы. Но это был лишь результат проявления магнитных бурь и токов земли, которые быстро отклоняли луч гальванометра, воспроизводили самые удивительные слова, а подчас даже целые предложения, лишённые всякого смысла. И вот однажды, в воскресное утро, ведущий наблюдение за гальванометром мистер Мэй заметил странное поведение сигналов. Как подсказывал ему опыт, такие сигналы обычно предшествовали началу сеанса телеграфной передачи. И в самом деле, через несколько минут неустойчивое мигание сменилось связным текстом. Вместо торопливой нечленораздельной речи безграмотного Атлантического океана кабель начал передавать чёткие сообщения. Слова «Кэннинг – Глассу», прозвучавшие после долгого перерыва, во время которого доносилось лишь угрюмое бормотание океана, должна быть, напоминали первые разумные слова, произнесённые человеком, к которому после бреда вернулось сознание.

Кабель соединили, и "Грейт Истерн" ещё раз повернул на запад. На этот раз весь мир мог следить за продвижением корабля. Он мог говорить с Европой по кабелю, прокладку которого вёл; Европа могла общаться с Америкой посредством кабеля, который уже проложен. В бухте Хартс-Контент царило необычайное оживление, когда, несмотря на сильный шторм, "Грейт Истерн" доставил туда конец трансатлантического кабеля, всего через четыре недели после первого.

Изнурительная борьба была закончена.

С того времени и до наших дней связь между Европой и Америкой никогда не прекращалась больше, чем на несколько часов.

Король моря "Грейт Истерн", который был превзойдён по размерам лишь сорок лет спустя, одержав победу, направился на восток. Много воспоминаний, должно быть, пронеслось в голове Филда, когда он прощался со своими друзьями. Трижды команда "Грейт Истерна" прокричала "Ура!" в честь Филда, и трижды – в честь его семьи. Это были прощальные приветствия друзей с удаляющегося "Грейт Истерна", приветствия самой замечательной команды самого замечательного корабля, возвращавшегося после великого подвига в Англию.

Капитан "Грейт Истерна" Джеймс Андерсон

Королева Виктория и её супруг, принц-консорт, очень интересовались проектом трансатлантической телеграфной связи. Сразу же, как только связь была установлена, королева даровала дворянские звания Томсону, Глассу, Кэннингу, а также капитану Андерсону. Многие были отмечены высочайшими знаками внимания, но, как всегда, среди них были те, кто давал деньги, а не те, кто своими руками выполнял всю работу.

Ведущие инженеры Сэмюел Каннинг и Ричард Гласс

Насколько качественно была сделана эта работа, можно судить по результатам испытаний, которые провёл в Валенсии главный электрик Латимер Кларк. Несколько недель спустя после прокладки второго кабеля он отдал распоряжение соединить в Ньюфаундленде концы обоих кабелей. Образовалась электрическая цепь длиной более семи тысяч километров, по которой, несмотря на огромную протяжённость, Кларк вёл передачу сигналов, используя в качестве источника энергии всего лишь батарейку, сделанную из серебряного дамского напёрстка с несколькими каплями кислоты. У нас нет, к сожалению, никаких данных о том, что думал доктор Уайтхауз об этом последнем опровержении его теории "большой силы тока"; что же касается полутораметровых индукционных катушек, то им теперь оставалось только собирать пыль.

Внутренний вид береговой станции в Валенсии – на восточном конце первой трансатлантической телеграфной линии

Нет худа без добра, но, видимо, и нет добра без худа. Достижения в области трансатлантической телеграфной связи нанесли смертельный удар могучему, но ныне всеми забытому предприятию, которое развивалось на противоположной стороне земного шара. О проекте полковника Шаффнера, который пытался установить наземную телеграфную связь США с Европой через Гренландию, уже упоминалось в восьмой главе – из этого ничего не вышло. В момент, когда "Грейт Истерн" с триумфом вернулся в Англию, в самом разгаре находилось другое конкурирующее и ещё более грандиозное предприятие – так называемый "наземный телеграф" в Европу, который должен был пройти через Британскую Колумбию, Аляску, Сибирь, всю Россию. Вместо четырёх тысяч километров подводного кабеля намечалось соорудить двадцать пять тысяч километров наземной линии. Узкий Берингов пролив, конечно, не представлял сколько-нибудь серьёзных трудностей.

Будучи уверенной в неэкономичности трансатлантического телеграфа, даже если он и будет проложен, компания "Вестерн Юнион" в марте 1864 года начала работу по осуществлению своего проекта "наземного телеграфа". Она зафрахтовала суда, организовала сухопутные экспедиции и провела изыскания в бесплодных, необитаемых районах, по которым должна была пройти телеграфная линия. Три года упорного труда и три миллиона долларов ушли на этот проект. Инженеры и рабочие, несмотря на перенесённые лишения, всё ещё были полны решимости осуществить этот план, как вдруг в далёкий сибирский лагерь пришла весть о том, что Европа и Америка соединены даже не одним, а двумя телеграфными линиями. В обзоре событий того периода занятно рассказывается о провале этого грандиозного проекта:

Они открыли своего рода международную ярмарку. Они до такой степени снизили цену на телеграфные провода, что эта «роскошь» оказалась доступной даже беднейшей семье. Они наводнили рынок кирками и лопатами, которые, как они уверяли местных жителей, крайне необходимы при погребении усопших. Они выбросили на рынок мороженые солёные огурцы и до хрипоты доказывали, что именно этот продукт укрепит здоровье живущих… Чтобы распродать излишки лимонного сока и муки, они учили жителей готовить прохладительные напитки и уговаривали печь пироги. Они направили всю свою энергию на то, чтобы вызвать у населения чувство крайней необеспеченности. Но рынок отказался поглощать скобы, кирки, лопаты; телеграфная проволока не очень-то годилась для рыболовных снастей и собачьих упряжек, несмотря на то, что американцы изо всех сил уверяли в обратном, а лимонный сок не привлекал аборигенов даже тогда, когда они пили его из изоляторов, имевших приятный зеленоватый оттенок.

Как армия, потерпевшая поражение, бежит, оставляя на поле боя многочисленные доспехи, так, бросив имущество компании, её рабочие и инженеры угрюмо потянулись к дому.

Но, потерпев неудачу в одном, они добились успеха в другом, не менее важном. Они открыли для цивилизации Британскую Колумбию[30] и заставили Соединённые Штаты обратить внимание на Аляску – район, прежде почти никого серьёзно не интересовавший. В тот год, когда провалился проект "наземного телеграфа", исследованная территория, по которой ему предстояло пройти, была куплена у России, главным образом по настоянию Государственного секретаря США Сьюарда, встретившего почти такое же сопротивление Конгресса, как и десять лет назад, когда он защищал проект Сайруса Филда. Что и говорить, США заключили тогда неплохую сделку, купив у России Аляску всего за 7200000 долларов.

Что касается Сайруса Филда, то дело всей его жизни завершилось. Ему было только сорок семь лет. То, как он сам оценивал значение трансатлантического телеграфа, видно из его выступления на банкете 15 ноября 1866 года, который устроила в его честь нью-йоркская Торговая палата. Слова, сказанные тогда Филдом, не утратили своего значения и в наши дни, хотя с тех пор прошло уже почти сто лет:

…Благодаря Атлантическому телеграфу США и Англия стали ближе друг к другу. Появились возможности быстрого обмена информацией и лучшего взаимопонимания, так необходимого этим странам. К сожалению, ещё находятся люди, которые выступают против этого. Они, вероятно, забыли, что Америка, со всем своим величием, вышла из чрева Англии; в семье иногда случаются ссоры, но в сердцах наших всё равно живёт тоска по старому дому – земле наших отцов. И враг своей страны и человечества тот, кто пытается превратить эти ссоры во вражду двух народов, являющихся одной нацией, имеющих один язык, одну религию.

На следующий год Конгресс изменил своё отношение к Филду. Он единодушно выразил ему благодарность, наградив золотой медалью; между прочим, по нерадивости чиновников Филд смог получить её лишь спустя несколько лет. Перед лицом непреодолимых препятствий этот человек сумел воплотить в жизнь полезнейшие для человечества идеи, не прибегая при этом к жестокостям, особенно характерным для великих финансистов той эпохи.

Пик Сайруса Филда (Канада). Название дано в 1883 году. Высота 2643 м.

О Филде говорили как о человеке проницательном и по-рыцарски великодушном. Но, видимо, это чрезмерное великодушие мешало ему иногда видеть эгоизм и неблагодарность некоторых своих партнёров. Из-за них к семидесяти годам он почти полностью лишился своего состояния. Однако Филд имел счастье в 71 год, за два года до смерти, отпраздновать золотую свадьбу в окружении семерых детей и ещё большего числа внуков[31].

По другую сторону океана сэру Вильяму Томсону, после сооружения трансатлантического телеграфа, удалось добиться ещё более значительных успехов и славы. Четыре года спустя он изобрёл прибор, автоматически записывающий даже самые слабые сигналы. Трудно представить себе, с каким напряжением работали до этого телеграфисты. Они часами просиживали у приёмного устройства, не спуская глаз со светящегося колеблющегося пятна. Малейшая заминка – и несколько букв, а то и слов оказывались пропущенными. Это вызывало неприятности и частые ссоры телеграфистов смежных станций. Нередко они просто отказывались работать. Теперь вместо светового луча указателем сигналов стала тоненькая, наполненная чернилами стеклянная трубка, расположенная над движущейся телеграфной лентой; всякий раз при прохождении тока конец трубки прижимался к ленте и оставлял на ней следы, соответствующие точкам или тире.

Телеграфный сифон-рекордер Томсона

Фрагменты записи – отклонения вверх означают точки, а вниз – тире.

Этот прибор, известный под названием "сифон-рекордер", многие десятилетия использовался почти во всех телеграфных пунктах земного шара. Автоматический телеграфный "самописец" принёс колоссальное облегчение целой армии телеграфистов и упорядочил связь, которая была теперь в значительной степени гарантирована от ошибок на приёме.

Изобретение это оказалось небесполезным и для Томсона. В том же году он смог купить яхту "Лалла Рук", на которой стал проводить большую часть своего времени. Там он отдыхал или испытывал свои новые изобретения. Одним из них явился его знаменитый лот, прибор для измерения глубин, которым пользуются на всех флотах мира и в наши дни. Кроме того, Томсон усовершенствовал конструкцию морского компаса, несмотря на обычное противодействие лордов из Адмиралтейства. Приятно также отметить, что деятельность Томсона в области телеграфии принесла ему не только богатство и славу, но и личное счастье. Он был вдовцом, когда во время экспедиции по прокладке кабеля в Южную Америку встретил свою вторую жену.

Томсон у морского компаса его конструкции

Слава Томсона неуклонно росла. В 1892 году он стал лордом Кельвином. В 1907 году он умер; его долгая жизнь охватила громадный период – от первого паровоза до первых самолётов. До последних дней стремился Томсон познать Вселенную, представлявшуюся ему механической схемой.

Сегодня нам понятна тщетность подобных стремлений. Однако лишь спустя десять лет после того, как лорд Кельвин Ларгский переселился навеки в Вестминстерское Аббатство [32], первая же успешная проверка теории относительности показала, что Вселенная гораздо более сложное понятие, чем он когда-либо мог вообразить.

* * *

Итак, прокладка первой трансатлантической телеграфной кабельноq линии потребовала в общей сложности десяти лет (1857-1866 гг.). Было организовано пять экспедиций: в 1857 г., две экспедиции в 1858 г., в 1865 и 1866 гг. (см. карту на первом форзаце книги). Первая длилась неделю, с 6 по 13 августа 1857 г., и прекратилась после потери 550 км кабеля. Прокладка велась американским судном "Ниагара" в одном направлении – с востока на запад. Вторая попытка, начатая 26 июня 1858 г., закончилась на четвёртый день после трёх обрывов кабеля (снова было потеряно около 450 км кабеля). Третья попытка, повторенная через месяц после провала второй, длилась неделю (с 29 июля по 5 августа 1858 г.) и увенчалась успехом. Линия была проложена, но проработала она только 27 дней, после чего ввиду несовершенства изоляции кабеля и особенно мест сращивания навсегда вышла из строя. Прокладка линии в обоих случаях велась двумя судами – "Агамемноном" и "Ниагарой" – одновременно и начиналась от средней точки трассы, расположенной в океане на полпути от Ирландии к Ньюфаундленду (её примерные координаты 49° северной широты и 31° западной долготы).

При четвёртой и пятой попытках, в 1865 к 1866 гг., кабель прокладывал "Грейт Истерн" от Ирландии к Ньюфаундленду. Четвёртая попытка, начатая 23 июля 1865 г., закончилась 2 августа обрывом кабеля после преодоления двух третей пути. Наконец, пятая попытка, длившаяся ровно две недели, с 13 по 27 июля 1866 г., ознаменовалась полным успехом.

Через месяц, в конце августа, была доведена до Ньюфаундленда и пущена в эксплуатацию линия прокладки 1865 года.

Д. Шарле

XII. ПОЯС ВОКРУГ ЗЕМЛИ

Теперь, когда через Атлантический океан были проложены и успешно работали две подводные телеграфные линии, не приходилось сомневаться в перспективности этого вида связи.

Начиная с 1866 года, телеграфные линии, пересекая моря и океаны, потянулись во все концы земного шара. Видимо, неудачи прошлого десятилетия не прошли даром, и морские глубины, причинившие людям так много огорчений, отдавали теперь им свою дань.

В 1869 году "Грейт Истерн" проложил третий трансатлантический кабель протяжённостью в 5500 километров, между Францией и США. В 1870 году он успешно завершил прокладку прямой телеграфной линии, соединившей Англию с Индией. Трудно переоценить значение этой линии. Раньше телеграммы, посланные в Индию, приходили туда через неделю, передаваемые по наземным линиям телеграфистами разных национальностей, и порой так искажались, что их просто невозможно было понять. С прокладкой этой линии языковые и политические проблемы отпали, а на передачу телеграммы и получение ответа требовалось не более нескольких минут.

Годом позже, в 1871-м, Англия через Сингапур соединилась с Австралией. В 1874 году проложили первый кабель из Европы в Бразилию, идущий через острова Maдейру и Сент-Винсент (из группы Малых Антильских островов в Карибском море). Пять трансатлантических кабелей проложил "Грейт Истерн" на своём веку.

Соединить же телеграфным кабелем берега Тихого океана удалось лишь в двадцатом столетии (в декабре 1902 г. между Канадой и Австралией.).

Прокладка индо-европейского телеграфа в 1870 году. Доставка берегового конца кабеля на побережье Персидского залива

Однако нет ничего более скучного, чем описание работы, которая проходит без всяких приключений. А приключения, видимо, закончились 27 июля 1866 года, в тот день, когда кабельная флотилия с победой вошла в бухту Хартс-Контент. Люди на горьком опыте научились без особых происшествий прокладывать подводные телеграфные линии; достаточно сказать, что к 1900 году таких линий только в Северной Атлантике насчитывалось не менее пятнадцати[33].

Характерное свойство подводных телеграфных линий – их долговечность. Если конструкция хороша, кабель, как правило, длительное время работает без ремонта и замены отдельных его участков. Например, кабели 1865-1866 гг. прослужили без ремонта пять лет, а ряд секций кабеля 1873 года (Ирландия – Ньюфаундленд) –  около девяноста лет. Но долговечность подводного телеграфного кабеля, почти беспрецедентная для технического устройства, является, вместе с тем, и тормозом в развитии телеграфной связи на далёкие расстояния. Стоимость трансокеанского телеграфного кабеля исчисляется миллионами фунтов стерлингов. Теперь представьте себе, что, скажем, через десятилетие после его прокладки какой-либо инженер предложил другую, несколько лучшую конструкцию кабеля. Кому придёт в голову идея заменить такой кабель, если известно, что он обеспечит надёжную связь в течение полустолетия.

Как мы увидим далее, в области подводной телеграфии за целое столетие осуществлены всего три значительных усовершенствования.

Во времена ручных аппаратов сообщения приходилось прочитывать и записывать на каждой телеграфной станции с тем, чтобы передавать их дальше по линии. Таких повторений могло быть шесть и более; нетрудно представить себе вероятность ошибок, задержек и т. п. Всё это вызывало крайнюю необходимость в создании устройства, которое могло бы автоматически записывать сигналы, поступающие с одного участка линии, и передавать их дальше без каких-либо искажений. Простое усиление сигналов, даже если бы в 1870-х годах кто-нибудь и знал, как его осуществить, было бы недостаточным, так как при этом усиливались бы и все помехи, сопутствующие сигналу при его прохождении вдоль линии. После двух или трёх этапов такого усиления стало бы невозможно отличить точку от тире. Необходим был специальный прибор, выполняющий функции телеграфиста. Прибор этот должен был определить является ли поступивший сигнал точкой или тире, усилить его, одновременно устранив искажения, и передать дальше по линии. Подобный прибор появился лишь в 1920 году. Его название – регенератор ("преобразователь") – точно характеризует выполняемые им функции.

Здесь уместно сказать, что хотя телеграфные компании всё ещё пользуются кодом Морзе, термины "точка" и "тире" теперь стали условными. Эти два основных составляющих код знака уже не различаются между собой по длительности. Они существуют лишь там, где передача идёт при помощи ключа. При автоматической же работе тире ничуть не длиннее точки. Оба сигнала различаются только тем, что точка – это отрицательный импульс тока, а тире – положительный. Так, например, согласно этому коду сигнал "SOS" будет: – - + + + – -; или, если эти сигналы передаются на прибор, имеющий в качестве указателя подвижную стрелку или световой луч, то он будет отклоняться от центра соответственно влево, влево, влево, затем вправо, вправо, вправо и снова влево, влево, влево.

В наши дни сообщения, поступающие в пункт назначения, автоматически записываются на телеграфную ленту в виде слов; телеграфисту остаётся только наклеить её на бланк и передать рассыльному для доставки адресату.

Одним из наиболее важных достижений первых дней существования подводного телеграфа было обнаружение возможности одновременной посылки по кабелю сигналов в противоположных направлениях, что почти вдвое увеличило пропускную способность цепи. Такая связь называется двусторонней, или дуплексной, она, подобно множеству других открытий в области электросвязи, ещё долгое время казалась чудом. Секрет заключался в том, что приёмное устройство на передающем конце кабеля нечувствительно к посылаемым импульсам и в то же время чутко реагирует на импульсы, которые поступают с противоположного конца кабеля. Так, человек в разговоре обычно не слышит своей речи или, вернее, не слушает её и в то же время слышит речь другого человека, даже если сам при этом говорит.

Следующее, ещё более значительное техническое достижение заключалось в том, что в одном направлении стали посылать несколько сообщений одновременно. Один кабель начали использовать для передачи сразу восьми телеграмм: четырёх в одну сторону и четырёх в обратную. Быстродействующий переключатель на передающем конце подключал линию поочерёдно к четырём передатчикам; каждый из них занимал линию в течение долей секунды. На противоположном конце приёмные устройства подключались к линии строго в той же последовательности.

Благодаря этим усовершенствованиям по атлантическому кабелю стало возможным транслировать около 400 слов в минуту – это примерно в 100 раз больше того, что мог дать кабель, проложенный в 1858 году (в те редкие минуты, когда он хорошо работал).

Скорость передачи сигналов по кабелю быстро убывает по мере увеличения его длины. Поэтому длинные линии целесообразно образовывать из нескольких секций, между которыми следует устанавливать регенеративное трансляционное устройство.

К несчастью, в средней Атлантике нет ни одного подходящего для этой цели места. Несколько небольших островов в южной Атлантике, в Тихом и Индийском океанах получили мировую известность именно благодаря удачному географическому положению. К числу их относятся, в частности, Кокосовые острова в Индийском океане.

Между прочим, с этими островами связано одно событие, относящееся к Первой Мировой войне. 9 ноября 1914 года германский крейсер "Эмден" высадил на Кокосовых островах десант для того, чтобы уничтожить ретрансляционную станцию – узел нескольких кабельных линий, идущих к Южной Африке, Индонезии и Австралии. Десант уничтожил станцию и перерезал кабели, но это была Пиррова победа, так как обслуживающий персонал станции успел сообщить в Австралию о приближении германского крейсера. Прибывший вскоре австралийский крейсер "Сидней" атаковал и утопил германское судно.

Серия почтовых марок, посвященная юбилею событий у Кокосовых островов

Во время Второй Мировой войны японцы решили повторить эту операцию, но, видимо, памятуя о трагедии "Эмдена", ограничились только обстрелом станции.

Сами кабельные линии подвергались в годы войны многочисленным диверсиям. В 1939 году Германия имела только две подводные кабельные линии – одну из Эмдена на Азорские острова и другую из Эмдена в Лиссабон. В первые же 24 часа войны оба кабеля были перерезаны.

Вообще-то подводный кабель перерезать нетрудно, если знать место его прокладки. Достаточно провести несколько тралений в определённом направлении – и кабель будет поднят на поверхность. Конечно, если при этом не придётся отражать атаки судов противника. Чтобы избежать подобных осложнений, диверсионные операции иногда проводятся подводными лодками. В 1945 году британская средняя подводная лодка вывела из строя подводные кабели на линиях Сайгон – Сингапур и Сайгон – Гонконг. Для нанесения противнику максимального урона кабель стремятся разрезать в нескольких местах. В таких случаях место повреждения определить весьма сложно, даже с помощью специальных приборов.

В прошлом, когда техника ещё не достигла современного уровня, обнаружить место повреждения подводного кабеля было чрезвычайно трудно. Ремонтное судно с этой целью вслепую проводило траление на больших площадях. Современными приборами место повреждения обнаруживается без труда. Даже в случае, если из кабельной линии в целях её повреждения изъята целая секция, приборы точно укажут длину секции.

С другой стороны, казалось бы, нет смысла повреждать подводные кабели противника, а гораздо полезнее перехватывать посылаемые по ним сообщения. Однако на практике это оказывается не таким простым делом. Если и удастся перехватить сигналы, или, точнее, электрические импульсы, которые составляют передачу, их будет трудно расшифровать, так как только на конечных пунктах они соответствуют передаваемым сигналам. Как бы то ни было, современные кабельные линии не имеют специальной защиты от подслушивания. Да в ней и нет необходимости, хотя все секретные сообщения, особенно во время войны, передаются именно по подводным кабелям. Видимо, и через сотню лет подводный кабель останется самым надёжным курьером, служащим человечеству.

XIII. ПУСТЫНИ ГЛУБИН

До появления подводного телеграфа об океанских глубинах почти ничего не было известно. Тем, кто пытался представить себе подводный мир, он казался полным тайн, населённым ужасными чудовищами, с дном, усеянным обломками кораблей и сокровищами, затонувшими в результате кораблекрушений. Морские глубины были так же далеки и недосягаемы для человечества, как и обратная сторона Луны.

Картина изменилась, как только люди попытались проложить первые кабели в открытом море. Стало жизненно необходимым собрать сведения об этом невидимом мире, который занимает территорию более двух третей земного шара.

Надо было узнать глубину под килем судов-кабелеукладчиков, а также характер грунта, который нередко находился на таком же расстоянии от киля, как самые высокие облака от поверхности земли. Капитаны судов должны были иметь уверенность, что кабель не повиснет, зацепившись за подводные скалы; важно было также знать, нет ли в грунте каких-либо включений, которые могут оказать влияние на нормальную работу кабеля, и можно ли будет в случае необходимости поднять его.

К моменту, когда лейтенант Мори начал собирать материал для своей "Физической географии моря", в центральной части Атлантики было сделано только 180 замеров глубины, не считая тех, которые проводились вблизи континентов. Это объясняется отчасти тем, что в проведении замеров раньше никто не был особенно заинтересован, а отчасти тем, что спуск и подъём линя с тяжёлым грузом на конце при глубинах в несколько километров для того времени были делом трудоёмким и продолжительным. Замер глубин стал практически осуществимым только тогда, когда линь начали опускать на дно с помощью паровой лебёдки; это уже не первый случай, когда изобретение несложного механического устройства оказывает важную услугу науке.

С 1854 года замеры глубин проводятся во всех океанах мира; в дальнейшем метод совершенствуется; пробы морского дна берут с помощью остроумно сделанных захватов и черпаков. Эти технические приспособления в настоящее время превратились в совершенные машины, которые позволяют брать образцы грунта высотой до пятнадцати метров, рисующие геологическую картину морского дна на протяжении миллионов лет.

"Челленджер" и схема его плаваний в 1872-1875 гг.

Изобретение новых приспособлений для изучения дна океанов, быстрое развитие глубоководных кабельных линий, появление в биологической науке учения Дарвина о происхождении видов – всё это вместе взятое стимулировало организацию первой крупной океанографической экспедиции – классического рейса судна "Челленджер". В период 1872-1875 годов 2306-тонный корвет с двигателем в 400 лошадиных сил обошёл все моря и океаны. Экспедиция внесла большой вклад в науку. Результаты исследований были сведены в пятьдесят массивных томов, которые и до наших дней остались наиболее полным источником информации о морских глубинах.

Главным результатом экспедиции "Челленджера" явилась революция в представлении о жизни в океанских глубинах. Воображение обывателя могло населять морские пучины различными чудищами, но учёные в начале девятнадцатого столетия считали, что никакое живое существо не может обитать в вечной темноте, при температуре немногим выше 0 °C и, больше того, под давлением в несколько сот килограммов на квадратный сантиметр.

Экспедиция "Челленджера" доказала, что учёные ошибались. На больших глубинах, до которых никогда не опускалась рыбацкая сеть, обитали живые существа. Существа эти плотоядные, так как в глубинах, куда не проникают лучи солнца, растительность отсутствует и единственным источником питания является непрерывный дождь биологических частиц, падающих с верхних слоев океана на его дно и образующих наносные породы. Подводные глубины населяют легионы кошмарных существ – рыбы, заглатывающие жертву больше собственных размеров, фосфоресцирующие животные, прожорливые чудища с длинными щупальцами, которыми они опираются о морское дно.

Таковы живые существа, плавающие и пожирающие друг друга рядом с тонким кабелем, несущим человеческие мысль и слово от материка к материку. И ещё одно можно сказать совершенно определённо: даже теперь мы имеем самое приблизительное представление о подводном мире. Примерно такое же представление было бы у наблюдающего жизнь земли с вертолёта, поднявшегося выше облаков.

Дно океана покрыто слоем плотного ила; будучи поднят на поверхность, этот ил засыхает, превращаясь в твёрдые куски, похожие на глину. Он достаточно плотен, чтобы удерживать на себе тяжёлый подводный кабель, но, если последний погрузится в ил слишком глубоко, поднять кабель бывает порой невозможно.

Отложения в виде ила состоят главным образом из мириадов скелетов мельчайших существ, известных под общим названием "планктон". Планктон играет в океане ту же роль, какую растения играют на земле, т. е. он стоит в начале, если можно так выразиться, "пищевой цепи", в конце которой находятся высокоорганизованные рыбы и даже человек.

Скелеты мельчайших существ, содержащие известь и кремний, медленно погружаются на дно, образуя слой колоссальной толщины. В бассейне Атлантического океана этот слой достигает почти четырёх тысяч метров. Такие отложения могли образоваться не за миллионы, а за много десятков миллионов лет. Это открытие, сделанное, кстати, сравнительно недавно, положило конец легенде о затерянной стране Атлантиде, отличавшейся, по преданию, развитой цивилизацией. Оно показало, что ни один континент не мог затонуть в Атлантике позже, чем примерно 150 миллионов лет назад. Этот период характеризуется развитием на земле крупных пресмыкающихся, что, как известно, происходило задолго до появления человека.

Бесконечное количество крошечных скелетов планктона, к которым следует добавить всё то, что крупные реки несут в океан, давным-давно покрыло поверхность дна однородным слоем. Но дно океана нельзя представлять как некую безликую и однообразную равнину; она пересечена подводными горами, покрыта трещинами и ущельями. На ней возвышаются причудливые скалы. В средней Атлантике находится крупнейшая на земле подводная горная гряда длиной около шестнадцати тысяч километров и шириной восемьсот километров. Северное подножье этого сред неатлантического горного района, открытое в 1850 году, было названо лейтенантом Мори Телеграфным плато. Примечательно то, что на плато совершенно не оказалось трещин, которые могли бы помешать прокладке кабеля.

Большие глубины не являются помехой для прокладки кабеля, но неровности дна представляют серьёзную опасность, так как кабель, повиснув над подводным каньоном, может порваться под действием силы тяжести. Кроме того, в районах, где морское дно образует неожиданные впадины, вполне возможны землетрясения.

Такое событие вызвало большую тревогу в Австралии в 1888 году, когда три кабеля, идущие к континенту, оборвались одновременно, и страна потеряла связь с остальным миром. Было объявлено, что кабель порван противником, и военно-морской флот срочно провёл мобилизацию, чтобы достойно встретить предполагаемого врага.

Опасность землетрясения является единственной, которую можно предвидеть заранее. Ещё при прокладке первых кабелей делались попытки выбрать места, в которых не наблюдается вулканической деятельности. Но до недавних пор правильно определить такие места было довольно трудно, да и сейчас ещё далеко не всё ясно в этом вопросе.

18 ноября 1929 года большое подводное землетрясение в Северной Атлантике повредило большинство кабелей между Европой и Америкой. Но они выходили из строя не одновременно, а один за другим и, казалось, что волна землетрясения прошла по всему морскому дну. Теперь полагают, что причиной повреждения кабелей был так называемый "мутный поток" – лавина перемешанной с илом морской воды, которая под действием землетрясения перемещалась со скоростью около 90 километров в час. Как бы то ни было, на ремонт кабельных линий ушло полгода, а потери компаний составили более миллиона фунтов стерлингов.

Необычный случай, связанный с подводным кабелем, произошёл около Бальбоа в Панамском заливе в апреле 1932 года. Ремонтное судно "Олл Америка" отправилось на исправление кабеля, проложенного на глубине около 1000 метров. Причина повреждения была установлена, когда с большими трудностямя кабель подняли на поверхность. Четырнадцатиметровый спермацетовый кит запутался в кольцах кабеля, которые обвились вокруг его нижней челюсти и плавников, и был поднят вместе с ним на поверхность.

Это весьма досадное для компании (не говоря уже о несчастном ките) происшествие в то же время позволило судить о некоторых привычках этих гигантских животных. Известно, что спермацетовые киты питаются спрутами, за которыми они охотятся в темноте, у морского дна. Но многие натуралисты слабо верили, что дышащие воздухом животные могут в поисках пищи опускаться на глубину в несколько сот метров. Может быть, этот кит установил рекорд погружения на глубину 1000 метров, а затем встретил врага, которого не смог победить, и в последующей борьбе был пленён им. Может быть, покрытый стальной бронёй кабель был принят китом за щупальцы гигантского спрута? Такая версия представляется вероятной, хотя мы никогда не сможем её уточнить. Так же, как мы всё ещё не установили, до какой глубины эти животные могут погружаться вообще и как на таких глубинах им удаётся избежать "кессонной болезни", наступление которой мешает человеку погрузиться глубже, чем на несколько десятков метров.

Для устранения повреждений подводного кабеля существует специальный флот ремонтных судов, находящихся в состоянии готовности во всех океанах мира. Эти небольшие суда водоизмещением около 2000 тонн не предназначаются для перевозки больших грузов, в отличие от своих старших братьев – судов-кабелеукладчиков. Работа ремонтных судов весьма сложна, однообразна и подчас малоприятна, так как им нередко приходится действовать в тяжёлых штормовых условиях.

В наши дни обнаружение места повреждения кабеля – не такое сложное дело, каким оно было во времена героической эпопеи "Грейт Истерна". Береговые станции обнаруживают нарушение связи по кабелю; место повреждения С предельной точностью определяется электрическими приборами, ремонтное судно следует к этому месту и отмечает его буями. Поднятие кабеля производится с помощью специальных захватов – грапнелей, которые подбираются в зависимости от характера морского дна. Если дно песчаное, применяются жёсткие грапнели с зубцами, свободно в него входящими; гибкая грапнель с несколькими захватами, расположенными по её длине, используется в тех случаях, когда кабель лежит на скальном грунте. На больших глубинах почти невозможно поднять кабель на поверхность целиком, так как он разрывается под тяжестью собственного веса. При такой вероятности используются так называемые "секущие и держащие" грапнели; они разрезают кабель и концы его поднимают на поверхность поочерёдно.

Различные типы грапнелей. Вверху справа – приспособление для для разрезания кабеля, лежащего на дне океана, и подъёма его по частям.

Специальные приборы, регистрирующие натяжение грапнельного троса, указывают, захвачен кабель грапнелями или нет. Однако вахтенный офицер нередко пользуется более примитивным методом: он садится на трос и по вибрации определяет степень его натяжения, доверяя этому способу больше, чем самым совершенным приборам. На заре авиации были лётчики, которые по вибрации кресла судили о поведении самолёта в воздухе; оказывается, экипажи кабельных судов использовали этот принцип ещё сто лет назад.

После того как концы повреждённого участка кабеля обнаружены, дальнейший ремонт, если не мешает погода, осуществляется в установленном порядке: концы кабеля поднимают на поверхность, вставляют новую секцию и кабель снова опускают на дно. Вследствие частых ремонтов на некоторых старых кабельных линиях от первоначально проложенного кабеля осталось собственно только его направление.

Борьба с коррозией, корабельными якорями, тралами, морскими червями и даже некоторыми острозубыми рыбами никогда не прекращается. Улучшенные кабельные материалы, о которых будет сказано в следующей главе, уменьшили опасность повреждения кабеля. Но тот, кто имеет дело с водным пространством, должен быть готов к любым неожиданностям. В море бывают случаи, которые подчас даже невозможно объяснить. Так, при прокладке кабеля через Красное море телеграфная станция на берегу приняла однажды такое сообщение: "В 8 часов 5 минут утра кабель внезапно исчез, и больше мы его не видели". Что случилось? Прокладка только началась, и кабельное судно находилось на расстоянии не более двух километров от берега, когда вытравливающий механизм вдруг заело. Судно продолжало держаться на курсе, и, несмотря на натяжение, кабель не порвало. А потом он начал разматываться и разматывался до тех пор, пока вся его длина не исчезла за кормой судна. Инженерам ничего не оставалось, как возвратиться к берегу и начать прокладку вновь, одновременно заказав недостающую длину кабеля и поздравив поставщиков кабеля с отличным качеством их продукции.

XIV. СЕРДЦЕВИНА КАБЕЛЯ

Существует два основных материала, без которых развитие подводных кабелей было бы невозможно. Это медь, известная человечеству с начала цивилизации, и гуттаперча, впервые появившаяся в Европе за 10 лет до прокладки первой кабельной линии через Па-де-Кале. Медь в чистом виде или в виде её сплава – бронзы – была первым металлом, который человек научился обрабатывать. В течение тысячелетий высоко ценились механические качества меди, и только в наши дни получили всеобщее признание электрические свойства этого металла. Лишь серебро является лучшим, чем медь, проводником электричества (примерно на 10 %), но использовать серебро в качестве проводника, разумеется, неэкономично.

Однако по крайней мере один раз этим обстоятельством пренебрегли. Во время изготовления атомной бомбы в США возникла необходимость, для разделения изотопов урана, сконструировать крупнейший электромагнит, имеющий более тридцати метров в поперечнике. Если бы сделать обмотку электромагнита из меди, запасы этого жизненно необходимого дефицитного металла в стране заметно бы сократились. Тогда и был предложен оригинальный выход: воспользоваться для этой цели государственными запасами серебра, тем более, что его сохранность в случае применения для магнита обеспечивалась столь же надёжно, как и в подвалах государственного банка. Итак, казначейство Соединённых Штатов выделило более 15 тысяч тонн серебра для изготовления обмотки электромагнита; 99,9 % этого количества вернулось обратно в подвалы банков, когда разделитель изотопов был демонтирован[34].

К счастью для электротехники и связи, медь дешевле серебра. И всё-таки телеграфным компаниям вот уже более ста лет постоянно приходится бороться с ворами, которые расхищают провода и кабель. Ещё в 1823 году Фрэнсис Рональдс, чей примитивный телеграф уже упоминался нами, предвидел возможность хищения и перепродажи кабеля, а потому уже тогда давал советы, как поступать с лицами, которые будут замечены в этих злодеяниях:

Помещайте кабель в глубоких траншеях, чтобы его было труднее обнаружить; в случае же умышленного повреждения кабеля, вешайте нарушителей, если вам удастся поймать их; проклинайте, в случае, если они ускользнут от вас, и в обоих случаях немедленно ремонтируйте кабель.

Когда конструировался первый трансатлантический кабель, никто не предполагал, что на электропроводность меди оказывает влияние наличие в ней примесей. От поставщиков требовалась медная проволока заданного диаметра, обладающая достаточной гибкостью. Главное, чтобы металл удовлетворял этим требованиям, остальное не принималось во внимание. Медь как медь, чего же больше?!

Но не так относится к меди инженер-электрик, в частности связист. Для него медь с вкраплением мышьяка или серы не лучший проводник, чем железо. В наше время можно зайти в магазин радио- или электротоваров и купить медную проволоку, не задумываясь о её качестве: она окажется химически более чистой, чем та, которую викторианские учёные получали в лабораториях. Провод, который перенёс первое телеграфное сообщение через Атлантику, был бы с возмущением отвергнут современным конструктором.

Научиться передавать электрические сигналы в желаемых направлениях с минимальными потерями на сопротивление – лишь часть проблемы. Обеспечение надёжной изоляции было на заре телеграфа едва ли не более сложным делом, и кто знает, как бы промышленность вышла из положения, если бы в то время не открыли гуттаперчу.

Строго говоря, гуттаперча не является изолятором в полном смысле слова (абсолютных изоляторов не существует) – она просто очень плохой проводник. На языке цифр электропроводность гуттаперчи в 10²¹ раз меньше, чем электропроводность меди. Это значит, что через квадрат гуттаперчи со стороной, равной полумиллиону миль, можно пропустить такое же количество тока, как через медный проводник с площадью поперечного сечения в один квадратный дюйм (берутся образцы одинаковой толщины)[35].

Гуттаперча как понятие ближе нашим предкам, чем нам, ибо теперь она повсеместно заменяется современными синтетическими материалами. Сок каучукового дерева, найденного в джунглях Малайи, Борнео и Суматры, появился в Европе в 1843 году и сразу же привлёк внимание своими необычными свойствами. Вскоре этот первый естественный пластик нашел широкое применение. В отличие от резины, он неэластичен и затвердевает при комнатной температуре. Однако в горячей воде он становится податлив, как мастика, а будучи охлаждён, вновь затвердевает. Это свойство позволило придавать гуттаперче желаемую форму. В пятидесятых годах прошлого века на рынке появились различные изделия из гуттаперчи – куклы, домашняя посуда, слуховые трубки, подушечки для иголок, письменные приборы, шахматы "небьющиеся, если даже их бросать на землю", спасательные круги.

Каждый эмигрант должен иметь спасательный круг, а если рейс окончится благополучно, из спасательного круга можно сделать подошвы для обуви.

Довольно любопытно, что гуттаперча впервые была применена для неэлектрической связи на расстояние. Из неё изготавливали так называемые переговорные трубки. Нельзя без улыбки читать рекламные объявления тех дней:

Маленькие и дешёвые Железнодорожные Переговорные Трубки позволяют партнёрам во время путешествия вести разговор легко и приятно, невзирая на шум, производимый идущим поездом. Разговаривать можно нежным шёпотом, так, чтобы даже соседи не слышали, о чём идёт речь. Переговорные трубки занимают мало места, легко сворачиваются в кольцо и свободно умещаются даже в шляпе.

И в связи с этим надписи в конных омнибусах:

Приказание, которое кондуктор омнибуса отдаёт кучеру в мягком тоне, экономя энергию лёгких, будет более отчётливо понято последним.

Я понимаю, конечно, что теперь трудно представить себе лондонского кондуктора, говорящего в "спокойном и мягком тоне" даже через гуттаперчевую трубку.

Тем не менее, некоторые врачи утверждали, что используют это изобретение довольно успешно. Один из них писал:

Я провёл переговорную трубку от входной двери до кровати и имею возможность переговариваться со своими пациентами, приходящими в ночное время, не открывая окон, а значит, и не рискуя простудиться на холодном ночном воздухе.

Ох уж этот "холодный ночной воздух"! Как его боялись наши предки!

Но всё это, безусловно, нельзя было назвать применением гуттаперчи для средств связи. Великий Фарадей был первым, кто понял, что новый материал может помочь решению проблемы электрической изоляции в воде. Попытка применить в качестве изоляции резину не принесла желаемого результата, так как она быстро поддавалась разрушению. Первый кабель, проложенный в 1850 году через Па-де-Кале, был лишь изолирован гуттаперчей. Он не был бронирован и по виду больше походил на обычный провод, чем на кабель. Все последующие кабели на протяжении почти ста лет изолировались именно этим материалом или его разновидностями[36]. И так продолжалось вплоть до тридцатых годов, когда на сцене появился совершенно новый изоляционный материал, причём появился именно тогда, когда электротехника более всего в нём нуждалась.

Долгое время компании по производству подводного кабеля пытались улучшить качество изоляции, которую создала природа, и кое-что в этом направлении им удалось сделать. Но в 1933 году группа учёных английского концерна "Империал Кемикал Индастриз", которая работала в отличной от связи области, открыла материал с такими высокими изоляционными качествами, какими не обладало ни одно природное вещество, применяемое для изоляции. Это открытие оказало существенное влияние на развитие средств связи и внесло много изменений в наш повседневный быт.

Учёные-химики взяли дешёвый природный газ этилен – С_2Н_4 – и подвергли его сжатию под давлением более тысячи атмосфер (столь большого давления не бывает даже на океанских глубинах). Результат оказался поразительным. Невидимый газ превратился в воскообразную массу и, когда давление сняли, остался в виде этой массы. Консистенция её не изменилась. Новое, не существовавшее доселе вещество назвали полиэтиленом.

Промышленное производство полиэтилена началось тогда, когда в нём возникла наибольшая потребность, а именно в период Второй Мировой войны. Полиэтилен понадобился в качестве изоляционного материала для кабелей, входящих в состав различных радиоустановок и, в частности, радиолокационных устройств.

В то время полиэтилен ценился очень высоко, и способ его производства держали в глубокой тайне. В годы войны англичане обнаружили и разбомбили единственный полиэтиленовый завод в Германии. Да и не только в Германии – этот небольшой завод являлся единственным в мире производителем полиэтилена, причём поставлял его как союзникам, так и противникам Германии.

Сегодня полиэтилен известен каждому в виде упаковки для предметов гигиены, небьющихся контейнеров, прозрачных мешков и т. п. Мы делаем из полиэтилена гораздо больше вещей, чем в своё время викторианцы из гуттаперчи. Но, кто знает, может быть, наши потомки будут с таким же недоумением взирать на изделия из полиэтилена, с каким мы смотрим на сделанные в прошлом веке гуттаперчевые переговорные трубки и спасательные круги для эмигрантов.

* * *

Немного о полиэтилене. Попытки превратить природный газ этилен путём полимеризации в высокомолекулярные продукты делались ещё в прошлом веке. В 1884 г. русский учёный Г. Г. Густавсон осуществил полимеризацию этилена под воздействием бромистого алюминия. Однако на протяжении последующих 50 лет удавалось получать только низкомолекулярные полимеры этилена (молекулярный вес 100-500) – густые жидкости, похожие на смазочные масла. Лишь к 1936 г. английский исследователь Е. Фосетт и советский учёный А. И. Динцес получили твёрдые высокомолекулярные полимеры этилена.

Первый километр кабеля с полиэтиленовой изоляцией был изготовлен в Англии в 1939 г. Это был опытный подводный кабель связи. С 1940 г. полиэтилен стал применяться для изоляции радиочастотных кабелей. В настоящее время полиэтилен широко внедрён в производство многих видов кабельных изделий – магистральных и местных кабелей связи, силовых и контрольных кабелей, кабелей для сигнализации и блокировки, монтажных проводов.

Полиэтилен обладает редким сочетанием весьма хороших физико-механических, химических и электроизоляционных свойств. Это обстоятельство и обусловило использование полиэтилена в самых разных отраслях промышленности, сельского хозяйства и в быту.

Значительная часть производимого полиэтилена перерабатывается на плёнки толщиной 0,01-0,1 мм, используемые в качестве упаковочного материала для хранения веществ, боящихся увлажнения или, наоборот, высыхания, например удобрений, хлопка, силикагеля, пищевых продуктов, а также различных деталей, аппаратов, инструментов с целью защиты их от коррозии; эту плёнку используют при изготовлении воздушных шаров и аэростатов для полётов в стратосферу.

Из полиэтилена изготовляют всякого рода небьющиеся сосуды бытового и технического назначения, отличающиеся прочностью и небольшим весом. Водопроводные трубы из полиэтилена легче стальных, совершенно не подвержены коррозии, не лопаются при замерзании в них воды. Освоено литьё из полиэтилена не только отдельных деталей, но и целых приборов и аппаоатов. Из полиэтилена изготовляются медицинские инструменты. Он применяется в пластической хирургии и протезной технике.

Раньше полиэтилен получали, ведя реакцию при температуре около 200 °C и давлениях 1500-3000 атмосфер. Начиная с 1954 – 1955 гг., полиэтилен научились получать также и при весьма малых давлениях (от атмосферного до нескольких десятков атмосфер) и температуре не более 100 °C.

Темпы роста мирового производства полиэтилена необычайно высоки. Если в 1943 г. было произведено 900 т полиэтилена, то через 10 лет его выпуск возрос в 90 раз и достиг в 1953 г. 82000 т. Ещё через 10 лет, в 1963 г., объём производства полиэтилена составил более полутора миллионов тонн, т. е. почти в 2000 раз превысил выпуск 1943 г. В недалёком будущем ежегодное производство полиэтилена превысит 4 млн. т.

Д. Шарле

XV. ПРОВОДА НАЧИНАЮТ ГОВОРИТЬ

Утром 4 августа 1922 года вся система телефонной связи в Соединённых Штатах и в Канаде на одну минуту была выключена в знак прощания с человеком, который дал ей жизнь и которого в этот момент опускали в могилу на мысе Бретон, в Новой Шотландии, в Канаде.

Телефон, видимо, был последним, так сказать, "несложным", но потрясшим мир изобретением. "Несложным" потому, что его изготовление было под силу любителю, располагавшему весьма ограниченным набором материалов. В те времена толковали, что если бы Белл хоть что-нибудь понимал в электротехнике, он и не пытался бы создать такой нелепый прибор.

Но это и неверно и несправедливо. Белл знал, что делал, хотя и удивился, что достиг результата столь простым способом. Если бы мы попытались перенестись на сотню лет назад и представить, что наш уровень знаний соответствует тому времени, каждый из нас решил бы, что для передачи речи на большие расстояния, если это вообще возможно, требуется очень сложное оборудование.

Человеческая речь – весьма сложный комплекс сигналов, гораздо сложнее, чем обыкновенные точки и тире, используемые в телеграфном коде. Грэхем Белл знал это лучше других, так как был, так же как и отец его и дед, профессором ораторского искусства.

Когда мы говорим, в окружающей среде – воздухе – возникают краткие или продолжительные колебания, так называемые звуковые волны. Частота колебаний этих волн охватывает очень широкий диапазон. Нормальная речь содержит частоты от 50 периодов в секунду, или герц, что соответствует глубокому басу, до 5000 периодов, соответствующих высокому сопрано, — иными словами, человеческий голос охватывает диапазон от единицы до ста или почти семь октав[37].

Более того, речь не содержит ни одного звука в чистом виде, какой, например, издаёт камертон или струна скрипки. Человеческий голос состоит из комплекса звуков различных частот, одновременное звучание которых придаёт ему индивидуальность, или тембр. Мы узнаём друг друга по голосу, ибо наши уши в состоянии воспринимать и различать все эти частоты так же, как благодаря нервным окончаниям нёба мы различаем вкус бренди, молока или пива. Если бы люди изъяснялись друг с другом посредством "чистых тонов", они давно нашли бы способ обмениваться информацией на расстоянии так же быстро, как мы это делаем теперь. Правда, тогда говорящие не могли бы определить по голосу, с кем они разговаривают.

Любой метод передачи человеческой речи на расстояние требует, чтобы из одной точки в другую без искажений транслировалась довольно широкая полоса частот. К счастью для инженеров связи, мы можем при передаче нормальной человеческой речи понимать друг друга и узнавать голоса, не используя самых нижних и самых верхних частот, ограничивая полосу частот пределами от 200 до 2000 герц[38].

В том случае, если нам требуется очень точное воспроизведение голоса, что вряд ли необходимо для телефонных разговоров, мы прибегаем к воспроизведению нижних и верхних частот.

Хотя изложенное выше и представляет в настоящее время лишь исторический интерес, всё же стоит отметить, что человеческая речь может быть передана на довольно большое расстояние чисто механическим способом, без применения электричества. Мы уже упоминали о переговорных трубках, которые, хотя и в ограниченном количестве, до сих пор применяются в машинных отделениях судов и ещё кое-где. В восьмидесятых годах в тщетной попытке конкурировать с изобретением Белла на сцену выступил "проволочный телефон". Он иногда встречается и сейчас в виде детской игрушки, но и только. Такой телефон изготовлялся из пары лёгких и тонких диафрагм, соединённых металлическим проводом. Под действием звука диафрагма вибрировала, и речь передавалась по проводу, который не обязательно туго натягивать и можно прокладывать по земле и под водой. Считалось, что передача речи возможна на расстояние до пяти километров, однако практически оно ограничивалось пятьюстами метрами.

Одно время даже делались попытки организовать с помощью этого изобретения постоянную сигнальную систему. Предполагалось, что определённые лица, заинтересованные в каком-нибудь одном деле, будут общаться друг с другом посредством проволочного телефона. В наше время остаётся только удивляться наивности таких предложений.

Примечательно, что само слово "телефон" появилось на свет ещё до рождения Грэхема Белла. Его впервые употребил профессор Уитстон[39] уже в 1840 году, назвав так приспособление, с помощью которого можно было передавать музыкальные звуки на короткие расстояния, используя деревянные рейки.

В семидесятые годы многие изобретатели делали попытки транслировать человеческую речь с помощью электричества, и вопрос, кто из них будет первенствовать в этом деле, был вопросом времени. Доказательством служит тот факт, что американское бюро патентов получило заявку электротехника Элиши Грэя (1835-1901) на изобретение телефона часом-двумя позже, чем заявку Грэхема Белла. В то же время Белл был первым, кто не только изготовил телефон и запатентовал его как изобретение, но и публично продемонстрировал его практическое применение.

Другие были близки к этому, но их работы не получили известности, и им не удалось успешно их завершить. Таким образом, именно Грэхем Белл получил известность и вошёл в историю, а имена его соперников можно встретить лишь в примечаниях книг по истории телефонии. В соревнованиях на первенство в изобретениях или научных открытиях второго приза не существует.

Грэхем Белл родился в Эдинбурге (Шотландия) в 1847 году; когда два его брата умерли от туберкулёза, а у него были обнаружены признаки этой болезни, семья переехала в Канаду. К этому времени Беллу исполнилось 23 года, а так как умер он в возрасте 75 лет, нет сомнения, что переезд в Канаду благотворно сказался на его здоровье. Сначала он поселился в Брантфорде около Торонто, а затем переехал в Бостон, где стал профессором вокальной физиологии – в те времена так громко назывался учитель, преподающий методику речи, постановку голоса и основы ораторского искусства. В Бостоне в 1875-1876 годах и был изобретён телефон, хотя Белл в тот период работал над совершенно другим изобретением – так называемым "гармоническим телеграфом". Нельзя не обратить внимания на эту идею, так как она в зародыше представляет собой принцип современной многоканальной дальней связи, в частности связи по трансатлантическим телефонным кабелям.

Александр Грэхем Белл в год изобретения им телефона

Белл пытался усовершенствовать метод одновременной посылки нескольких телеграфных сигналов по одному проводу. Для этой цели он в качестве передающего и приёмного устройств использовал наборы металлических вибрирующих "язычков" (пластинок), каждый из которых воспроизводил определённый музыкальный звук. На концах "язычков" Белл сделал контакты, которые при вибрации соединялись или разъединялись с контактами электрической цепи, и пропущенный через передающее устройство электрический ток должен был прерываться. Все сигналы передавались бы одновременно, но каждый принимающий "язычок" воспринимал только свой сигнал, соответствующей частоты, а остальные сигналы игнорировал. Таким образом, сигналы должны были отбираться в соответствии с их частотой, примерно так, как это бывает, когда мы настраиваем современный приёмник на нужную радиостанцию.

Рисунки к патентной заявке Белла. Прослеживается трансформация "гармонического телеграфа"

Это случилось второго июня 1875 года. Белл настраивал одну из пластинок своего приёмного устройства; его помощник Томас Ватсон, находившийся в другой комнате, на расстоянии около 18 метров, наблюдал за передающим устройством. Передающая пластинка застряла, и Ватсон попытался освободить её, но безуспешно. Контакты на пластинке расплавились, так как не сработали на разъединение и подверглись воздействию постоянного тока вместо переменного в течение продолжительного времени. В момент, когда Ватсон пытался оторвать непокорную пластинку от контакта, Белл наклонился к приёмному устройству и отчётливо услышал слабые звуки, похожие на те, которые издаёт натянутая струна. Этот момент и следует считать моментом рождения телефона[40].

А ещё через три дня после этого вечером 10 марта 1876 г. Белл передал по электрическому телефону, соединявшему его квартиру с лабораторией, расположенной на чердаке того же дома, фразу, адресованную помощнику Ватсону:

Говорит Белл, Грэхем Белл. Если вы меня слышите, подойдите к окну и помашите мне шляпой.

В следующий момент Белл увидел, как Ватсон, высунувшись из окна квартиры, яростно машет шляпой. "Действует, действует! Мой телефон действует!", — с неистовой радостью закричал Белл.

В июне того же года Белл впервые публично демонстрировал телефон на Первой всемирной электротехнической выставке в Филадельфии. А уже в августе 1876 г. в США были установлены первые 778 телефонов.

Набросок первой конструкции телефона в блокноте Белла

Белл тут же понял, что произошло (важен принцип!), хотя по проводу был передан один единственный сигнал – музыкальный звук. Значит, сигналы и других частот можно будет передавать тем же самым способом! А если расширить полосу частот, появится возможность передавать на расстояние человеческую речь! После этого изготовление модели телефона зависело только от разработки отдельных деталей.

Телефон Белла был чрезвычайно прост. Он состоял из металлической диафрагмы, помещённой в поле подковообразного магнита. Диафрагма, вибрирующая под действием звуковых волн, генерировала колебания электрического тока, которые передавались по проводам. Идентичное устройство на другом конце провода превращало электрические колебания в звуковые.

Жидкостной микрофон Белла. У колеблющегося погруженного электрода – платинового стерженька – пульсирует площадь соприкосновения с электролитом

Приёмная часть телефона Белла сохранилась почти без изменений до наших дней. Примерно так же устроены и громкоговорители в современных радиоприёмниках. Что касается передающего устройства, то оно оказалось неудовлетворительным и после довольно продолжительного спора о патентном праве было заменено угольным микрофоном, изобретённым Эдисоном[41] и также с небольшими изменениями сохранившимся до нашего времени. Телефон – пожалуй, единственное изобретение, которое с момента своего появления претерпело столь незначительные изменения.

Телефон быстро распространился по всему миру. Он был необходим и в то же время так прост в обращении (в рекламе того времени говорилось: "Обращение с ним не требует никакой квалификации, никакой технической подготовки…"), что с ним едва ли могло конкурировать любое другое изобретение того времени. Из истории техники известно, что лишь немногие устройства так быстро, прочно и надолго вошли в нашу жизнь. В течение десяти лет только в Соединённых Штатах было установлено больше 100 000 телефонных аппаратов, через двадцать пять лет их насчитывался миллион. В ту минуту, когда гроб с телом Белла опускали в могилу, в Соединённых Штатах умолкло тринадцать миллионов телефонных аппаратов.

У телефона – Белл. 1892 г.

Появлению и быстрому распространению телефона способствовало и то обстоятельство, что в течение уже тридцати с лишним лет, предшествовавших его изобретению, применялся телеграф. А с точки зрения техники они имеют много общего. Более того, многие действующие телеграфные линии использовались для телефонной связи.

Если бы телефон был изобретён первым (вещь маловероятная, но не невозможная), для его практического применения потребовалось бы гораздо больше времени, хотя бы по той причине, что в то время никто не верил в возможность передачи электрических сигналов на расстояние. Даже в сложившейся ситуации предложение Белла Британскому почтовому ведомству в 1877 году о техническом использовании телефона было отклонено его главным инженером с резолюцией: "Возможность применения весьма ограничена".

Мы не будем в этой книге касаться всех деталей, связанных с признанием телефона и его практическим использованием, однако на некоторых узловых моментах стбит остановиться. К числу их относится забытый теперь эпизод, связанный с патентным правом на изобретение телефона. Как уже упоминалось, Эдисон создал отличный микрофон чрезвычайно простой конструкции. Звуковые волны приводили в колебание диафрагму, которая оказывала различное давление на угольный порошок, находящийся под ней, изменяла его сопротивление, что, в свою очередь, вызывало колебания пропускаемого по передающей цепи тока, соответствующие звуковым колебаниям.

Когда компания "Вестерн Юнион" попыталась запатентовать это изобретение, она встретила неожиданные трудности. Передающее устройство нельзя использовать без приёмного, и юристы компании Белла твёрдо отстаивали право на его изобретение, ссылаясь на то, что одно передающее устройство ещё не является телефоном в законченном виде. Когда Эдисону сообщили о создавшейся ситуации – он в это время работал над другими изобретениями, — Эдисон обещал сделать новое приёмное устройство на совершенно отличном от белловского принципе. И выполнил своё обещание через пять дней. В его устройстве звуки воспринимались только в моменты трения платинового контакта о вращающийся цилиндрический кусок мела. Слушающий должен был всё время вращать ручку, соединённую с цилиндром, если он хотел слышать, что говорят на другом конце провода. Совершенно очевидно, что такое громоздкое устройство долго не просуществовало. И когда интересы Эдисона и Белла столкнулись, выдающийся изобретатель предпочёл изобретательство тяжбе за патентное право.

Можно упомянуть также о таком забавном факте, как изобретение своеобразного микрофона профессором Юзом в 1878 году[42]. Хотите верьте, хотите нет, но микрофон состоял из трёх обычных гвоздей. Два гвоздя укладывались рядом, а третий – сверху, на них, как перекладина лестницы. Когда через это Н-образное устройство пропускали электрический ток, оно становилось чрезвычайно чувствительным детектором звуковых вибраций.

До недавнего времени самые консервативные элементы телефонов: слева – капсюль угольного микрофона, справа – мембранный излучатель с электромагнитами.

Когда телефон был изобретён, Белл, казалось, потерял к нему интерес. Возможно, это было вызвано затянувшимся спором об авторстве. У него были прочные слава и состояние, и он провёл остаток своей жизни, экспериментируя в разных областях науки и техники. В числе их была, между прочим, и авиация. Может быть, тот, кому ещё где-то в уголке сердца нет и десяти, поймёт, какое удовольствие получил Белл, сделав в 1907 году огромный воздушный змей. Этот змей размерами 15×3,5 метра был составлен из 12 000 маленьких треугольных крыльев и напоминал огромные соты. Он мог поднять на высоту около 50 метров даже человека. Его пассажиром стал несчастный лейтенант Селфридж, тот самый, который несколько месяцев спустя трагически погиб, поднявшись на аэроплане. Это была первая авиационная катастрофа со смертельным исходом для пассажира[43].

В течение нескольких лет провода связи опоясали все наиболее крупные города мира, причём компании по прокладке телефонных линий вели между собой жестокую конкурентную борьбу. По мере того, как города насыщались телефонными линиями, возникла необходимость в создании телефонных станций[44]. Вначале операторами на телефонных станциях были мальчики, но это продолжалось недолго – вероятно, сыграла свою роль известная математическая закономерность, популярная в английских семьях: "один мальчик – это один мальчик; два мальчика – это только полмальчика; а три мальчика – это уже не дети". Телефонистами вскоре повсеместно стали девушки. Возможно, телефон своим появлением сделал так же много для эмансипации женщин, как и пишущая машинка.

Очевидно, в скором времени следовало ожидать попыток связать телефонные системы Англии и континента; таким образом будет достигнуто то, что несколько десятков лет назад было сделано при помощи телеграфа.

Первый англо-французский телефонный кабель[45] проложило в 1891 г. кабельное судно "Монарх", с потомком которого мы ещё встретимся в последующих главах. Телефонный кабель того времени мало чем отличался от телеграфного, но для столь короткой дистанции вполне подходил. Когда же была сделана попытка проложить подводный кабель на более длинное расстояние – между Англией и Ирландией – инженеры встретились с неожиданными трудностями.

Мы уже знаем, что большая электрическая ёмкость замедляла прохождение сигналов по первым подводным телеграфным кабелям. До некоторой степени это можно преодолеть, замедлив темп передачи, но то, что приемлемо для азбуки Морзе, совершенно исключается при передаче человеческой речи. Чтобы вдвое уменьшить скорость передачи по телеграфному кабелю, достаточно наполовину сократить входную мощность, и кабель будет функционировать. Другое дело с телефонным кабелем – передавать сигналы, соответствующие человеческой речи, в замедленном вдвое темпе практически бесполезно.

Для кабеля длиной в несколько десятков километров проблема была решена благодаря теоретическим исследованиям Оливера Хевисайда, блестящего и талантливого, но кое в чём эксцентричного учёного-математика. Имя его теперь упоминается в связи с самыми различными областями точных наук. Каждому известен слой Хевисайда в атмосфере, который играет важную роль в радиопередачах на длинные дистанции (встречались люди, считавшие, что в названии слоя отражено физическое понятие, а не имя учёного. Менее широко известны работы Хевисайда в области математики и связи. А ещё меньше известно о нём самом. Из всех, с кем мы встречаемся на страницах этой книги, он наиболее сложный и наименее понятный в силу своей эксцентричности. По-видимому, он принадлежит к плеяде английских чудаков, главою которых принято считать Льюиса Кэррола.

XVI. ЧЕЛОВЕК ДО ЭЙНШТЕЙНА

Описание событий в тихой жизни Оливера Хевисайда легко умещается в несколько абзацев. Он родился в Лондоне 18 мая 1850 года – за три месяца до прокладки первого подводного кабеля – и умер в возрасте семидесяти пяти лет, 3 февраля 1925 года. По природе замкнутый, он никогда не был женат и большую часть жизни провёл в полном одиночестве, изредка встречаясь с немногочисленными друзьями. Юношей Хевисайд некоторое время работал телеграфистом в Дании, но в возрасте двадцати лет вернулся на родину и больше уже никогда за границу не выезжал. Большинство своих наиболее важных исследований Хевисайд осуществил в восьмидесятые годы. Его метод работы несколько необычен и вряд ли может быть кому-нибудь рекомендован. Большой любитель тепла, Хевисайд плотно закрывал окна и двери своей комнаты, зажигал газовую горелку, камин и трубку и усиленно работал в те немногие часы, пока температура в комнате держалась выше 30 градусов Цельсия. Хевисайд не отличался крепким здоровьем и всю жизнь очень страдал от этого.

После смерти родителей в 1896 году Хевисайд в течение двенадцати лет жил один. Затем он переехал в Торки (графство Девоншир), где провёл последние 17 лет жизни. Одно время за ним ухаживала сестра жены его брата, но эта добрая душа с трудом мирилась с причудами гения и через восемь лет она оставила его одного. Хотя Хевисайд и был довольно трудным человеком, несколько друзей всё же нашли доступ к его сердцу. Начиная с 1919 года и до конца жизни Хевисайда опекал участковый полисмен, констебль Генри Брок. Его дочь регулярно приносила Хевисайду продукты. Последний выражал благодарность Броку в объёмистых письмах, иллюстрированных рисунками. К сожалению, после смерти констебля Брока в 1947 году разыскать эти письма не удалось.

Хевисайд не был богат, но в то же время нужды не испытывал. Частные лица и организации неоднократно пытались помогать ему, однако это им редко удавалось. Дело в том, что уже первые столкновения Хевисайда с консервативными математиками того времени оставили чувство горечи в душе этого застенчивого и склонного к уединению человека. Он плохо слышал, и это также затрудняло общение с людьми.

Попытки оказать ему финансовую помощь нередко разбивались о его упрямое желание сохранить свою независимость; подчас он, как и актриса Патрик Кэмпбелл, уподоблялся, выражаясь словами Бернарда Шоу, "тонущему кораблю, стреляющему в своих спасителей".

Немногие сохранившиеся фотографии Оливера Хевисайда

Нельзя, конечно, считать, что Хевисайд был учёным, гениальность которого не обратила на себя внимание его современников. Исследования в области электромагнетизма и дальней связи задолго до смерти принесли Хевисайду известность. Его удостоили высшей научной почести, избрав членом Королевского Общества. Профессор В. Бьёркнес, известный норвежский метеоролог, однажды заметил: "Я бы представил Хевисайда к Нобелевской премии, но боюсь, что это будет на сотню лет раньше, чем следует по его открытиям".

В 1921 году институт инженеров-электриков учредил высшую награду – медаль Фарадея, и Хевисайд стал первым её обладателем. Президент института инженеров-электриков так описывает своё посещение Хевисайда в связи с вручением ему этой награды:

Хевисайд жил совершенно один, в довольно приятном, но запущенном домике, в Торки. Я застал его одетым в старый халат, с метлой в руках. Он старался смести с дорожки, ведущей к дому, опавшие листья. Хевисайд был рад моему приходу, он застенчиво улыбнулся и проводил меня через заставленный пыльной мебелью зал. Он заявил, что роскошное, написанное на веленевой бумаге, переплетённое кожей свидетельство на медаль – ненужное расточительство, и утешился лишь тем, что медаль бронзовая, а не золотая…

Дом Хевисайда в городке Торки

Один из немногих посетителей, регулярно навещавший Хевисайда в его последние годы, вспоминает о таком визите, состоявшемся незадолго до того, как Хевисайд был помещён в больницу.

Прежде всего я должен был помочь ему найти место утечки газа в горелке, что мы и сделали с помощью зажжённой свечи. Затем Хевисайд начал приготовлять чай. В небольшой чайник он положил целый пакет чаю весом в четверть фунта и заварил его. Мне пришлось выпить огромную чашку этого настоя, причём он добавил в неё солидную порцию сгущенного молока. Посуда, из которой мы пили, совсем не напоминала чайную. Вместо скатерти стол был покрыт листом газеты «Таймс»…

При всей своей эксцентричности Хевисайд производил вполне благоприятное впечатление. Уже в довольно пожилом возрасте, он, по описанию современников, был поразительно красивый мужчина с живыми глазами, гордо посаженной головой, пышными белыми волосами и с изысканными манерами «джентльмена старой школы».

Лишь в последние дни жизни Хевисайд был окружён заботой и вниманием. Однажды январским вечером констебль Брок, зайдя к Хевисайду, застал его без сознания. Хевисайда на санитарной машине немедленно доставили в больницу (кстати, это первый и последний случай, когда он ехал в автомобиле); там он быстро пришёл в себя. За ним был надлежащий уход, к нему тепло, с нежной заботой относились сестры и сиделки. Однако годы взяли своё, и спустя несколько недель Хевисайд умер.

Вот коротко и всё об этом человеке. Но эта ничем внешне не примечательная жизнь преображается, если рассматривать её под углом зрения его исследовательских работ. Большая серия научных статей и три объёмистых тома "Теории электромагнетизма" – вот итог жизни Хевисайда.

Ряд научных выводов Хевисайд получил чисто математическим путём, создав так называемый операторный метод, чем немало шокировал своих коллег. Хевисайд оперировал математическими знаками так, как если бы это были числа. Простые арифметические знаки не являются сами по себе числовыми выражениями, но устанавливают зависимость между числами и по существу управляют ими. Все они есть операторы. Наиболее сложными операторами являются знаки дифференциального и интегрального исчислений; Хевисайд предпочитал иметь дело с первым из них.

Хевисайд создавал уравнения, которые состояли лишь из знаков-операторов (это можно сравнить с предложениями, состоящими из одних глаголов, без существительных или местоимений); возникла совершенно новая математическая зависимость между числами. Поэтому не удивительно, что математики встретили его метод в штыки. Английский геофизик Гарольд Джефрис однажды заметил: "Хевисайд неоднократно получал неправильные ответы, но метод, которым он пользовался, и особая математическая интуиция позволяли ему самому обнаруживать ошибки. Однако тот факт, что это удавалось ему, не служит гарантией успешного использования метода кем-либо другим".

Естественно, что Хевисайд почти не имел последователей. Больше того, некоторые учёные заявляли, что его статьи малопонятны и трудно читаются. На это Хевисайд однажды остроумно ответил: "Трудно читаются? Возможно. Но пишутся они ещё труднее".

Используя основы физики, Хевисайд установил зависимость между массой и энергией тела задолго до того, как она стала известна учёному миру. К 1890 году в своих исследованиях он уже пришёл к подтверждению зависимости Е = mc² (где с – скорость света), предвосхитив таким образом на 15 лет более общую формулировку этого закона Эйнштейном. Это самое поразительное и менее всего известное широкой публике достижение Хевисайда.

Как и Эйнштейн, Хевисайд в последние годы жизни работал над теорией единого поля, которая объединяет электричество, магнетизм и силы притяжения. Результаты исследования он изложил в четвёртом томе своей "Теории электромагнетизма", но этот том не был опубликован. Несмотря на усиленные поиски, рукопись обнаружить не удалось. Однако известно, что она существовала и что Хевисайд передал её какому-то американскому издателю, отказавшемуся выдать ему аванс в сумме тысячи фунтов стерлингов.

Здесь заключена мучительная загадка, одна из тех, которые никогда не будут разрешены. Подобно этому, остались неизвестными последние слова, произнесённые умирающим Эйнштейном, — и лишь по той причине, что сиделка не понимала по-немецки. Безусловно, копия рукописи имелась у Хевисайда дома, но, когда его поместили в больницу, никто, видимо, не подумал об этой стороне дела. Сообщение о смерти Хевисайда было немедленно передано Би-би-си. На другой же день предприимчивый вор-взломщик проник в пустой дом. Ценностей он там, конечно, не нашёл, но украл много книг и рукописей. И вполне возможно, что современные физики бьются над какой-либо проблемой, решение которой было украдено февральской ночью 1925 года.

Тем не менее, Хевисайд оставил достаточно богатое наследие для того, чтобы занять прочное место в ряду выдающихся математиков и физиков и, в частности, теоретиков дальней связи. Как и лорд Кельвин тридцатью годами раньше, Хевисайд вплотную занимался проблемой передачи электрических сигналов по подводному кабелю на дальнее расстояние, но он работал уже над комплексом вопросов передачи высокоскоростных импульсов речи, а не относительно медленных телеграфных сигналов.

Для удовлетворительной работы телеграфа достаточно передавать от 100 до 200 импульсов в секунду, причём незначительные искажения вполне допустимы, так как при этом сигнал кода Морзе воспроизводится приёмной аппаратурой более или менее правильно. Но для передачи речи требуется порядка 2500 импульсов в секунду, а искажения практически не допускаются. Нижние частоты грубого баса и верхние частоты визгливого сопрано – все должны передаваться с одинаковой чистотой.

В действительности так не бывает. Есть две причины, препятствовавшие разрешению проблемы передачи человеческой речи на значительные расстояния по обычному подводному кабелю. Первая причина заключается, выражаясь популярно, в ослаблении сигналов по мере прохождения их вдоль линии. Это обстоятельство осложняется тем, что высокочастотные сигналы затухают быстрее низкочастотных. С тем же, между прочим, мы сталкиваемся и в повседневной жизни. Когда мы слушаем духовой оркестр на большом расстоянии, до нас доносятся звуки барабана, а не флейты. Таким образом, существует разница в проходимости сигналов высоких и низких частот при распространении звуковых волн по воздуху; в случае же подводного кабеля эта разница значительно возрастает.

Она может быть несколько скомпенсирована повышением напряжения высоких частот передачи; примерно с той же целью мы регулируем тональность, слушая радиопередачу через приёмник. Но при передаче по подводному кабелю наступает такой момент, когда и эта мера не помогает.

Вторая причина, препятствовавшая нормальной передаче человеческой речи по подводному кабелю, причём причина более серьёзная и коварная, чем первая, состоит в том, что сигналы разных частот проходят по кабелю с различной скоростью. К счастью, в обычной жизни, когда звуки передаются по воздуху, это практически мало заметно. В противном случае были бы просто ужасные результаты. Музыку, например, мы воспринимать бы не могли. В симфоническом оркестре инструменты звучат одновременно, но до нас звуки отдельных инструментов доходили бы в различные моменты времени, и вместо музыкального произведения человеческое ухо слышало бы бессмысленный хаос звуков. Даже разговорная речь была бы возможна только на определённом расстоянии. Если, скажем, в этих условиях произнести слово "нонсенс", то высокочастотный звук "с" достигнет ушей слушателя раньше, чем низкочастотное "н", и произнесённое слово полностью исказится, превратясь в то, что оно и означает (нонсенс – глупость, бессмыслица).

Это явление происходит в подводном кабеле в результате его значительной электрической ёмкости, о чём мы уже упоминали в пятой главе. Однако кабель характеризуется не только ёмкостью, но и индуктивностью. Двумя другими характеристиками кабеля – сопротивлением его токопроводящих жил и проводимостью изоляции – мы пренебрегаем, так как они несоизмеримо малы по сравнению с ёмкостью и индуктивностью[46]. Эквивалентным понятием в механике является инерция. Электрическая цепь в этом смысле напоминает материю, обладающую определённой инертностью; требуется некоторое время для того, чтобы величина тока в цепи изменилась при изменении приложенного напряжения. У подводного кабеля очень малая индуктивность, что на первый взгляд может показаться фактором положительным. Но когда Хевисайд завершил исследование данного вопроса с помощью математического анализа, он, к своему удивлению, обнаружил, что с увеличением индуктивности передающие способности кабеля улучшаются. Нематематическим путём объяснить эту закономерность трудно. Но можно просто сказать, что индуктивность кабеля и его ёмкость находятся в противодействии.

Подобранные соответствующим образом, они могут полностью друг друга нейтрализовать, и получится то, что Хевисайд назвал "линией без искажений", т. е. линия, по которой сигналы всех частот передаются с одинаковой скоростью и с одинаковым затуханием.

Но лишь спустя десять, а то и более лет инженеры по-настоящему оценили это выдающееся открытие; возможно, и они с недоверием отнеслись к результатам, полученным Хевисайдом, так же, как в своё время – математики. Но в конечном счёте опыт подтвердил, что характеристики кабеля можно улучшить, если искусственно увеличить его индуктивность, либо установив по длине кабельной линии через равные интервалы специальные катушки, либо обмотав центральную медную токопроводящую жилу стальной проволокой.

Это открытие Хевисайда, применённое на практике Михаилом Пупином в Америке и Крарупом в Дании (в соответствии с пословицей, Хевисайд не стал пророком в своём отечестве), сделало возможной подводную телефонную связь на расстояние в несколько сот километров. Способ искусственного увеличения индуктивности был применён и к телеграфному кабелю, эффективность передачи по которому значительно возросла. Скорость прохождения сигналов по изготовленному таким образом трансатлантическому телеграфному кабелю стала в пять раз больше.

Так уравнения Хевисайда ещё при его жизни стали приносить телеграфным компаниям тысячи фунтов стерлингов дохода в день. Математика часто преподносит большие суммы денег, но они редко попадают в руки математиков.

Улучшение качества изоляционных материалов, специальные сплавы для повышения индуктивности позволили в конце 20-х годов всерьёз подумать о подводной телефонной связи через Атлантический океан. Пионером в этой области был Е. О. Бакли, работавший в научном центре – "Лабораториях Белла". В 1928-1931 годах Бакли совместно с Британским ведомством связи проделал у побережья Ирландии и в Бискайском заливе ряд опытов с подводными кабелями различных образцов. К сожалению, один кабель мог быть использован для передачи через Атлантику только одного разговора, что, конечно, неэкономично. Для повышения эксплуатационных возможностей линии впервые предусматривалось применение усилителей. Последние проектировались в виде плавучих шаров, удерживаемых в заданных точках трассы на якорях, и были рассчитаны на бессменную работу в течение шести месяцев. Эти громоздкие сооружения явились прообразами подводных усилителей современного трансатлантического телефонного кабеля.

Но в те годы подводный кабель как средство телефонной связи не получил дальнейшего развития. Причинами этого были, во-первых, экономический кризис 30-х годов – никто не решался вкладывать деньги в это, на первый взгляд, сомнительное с точки зрения техники предприятие, — и, во-вторых, — развитие радио, позволившее осуществить связь на большие расстояния совершенно новым неожиданным способом.

По этой последней причине нам предстоит сделать экскурс в область, на первый взгляд, далёкую от подводной связи. Дело в том, что человеческий голос был передан через Атлантику с помощью радио за 40 лет до того, как это было сделано с помощью подводного кабеля. И система подводной телефонной связи не могла бы существовать, если бы при её разработке не были использованы технические достижения в области радио.

Итак, экскурс необходим, а перемена декораций будет нам приятна – мы двинемся из холодных и тёмных глубин океана в бурлящий электрический котёл ионосферы.

* * *

Необходимо несколько дополнить рассказ Кларка об открытии, сделанном Хевисайдом в 1893 г., так как оно имеет исключительно важное значение для линий дальней (да и не только дальней) связи. Действительно, электрический ток, передаваемый по линии с частотой, равной частоте основных тонов человеческой речи, постепенно ослабляется или, как принято говорить в технике, затухает. Величина затухания тока на каждый километр длины линии а зависит в основном от трёх электрических характеристик кабеля: сопротивления R, ёмкости С и индуктивности L.

Можно приближенно записать, что a = [R(С)½] / [2(L)½] (проводимостью изоляции пренебрегаем). Для того чтобы дальность передачи телефонных разговоров, определяемая качеством слышимости, была как можно больше, затухание a должно быть, естественно, как можно меньше. Уменьшить простую дробь можно, либо уменьшив её числитель, т. е. величину R или С, либо увеличив её знаменатель, т. е. L. Первый способ был известен давно, к нему прибегали ещё в годы прокладки телеграфных кабелей. Трансатлантический телеграфный кабель конструкции 1865-1866 гг. отличался от кабеля 1857-1858 гг., в частности, тем, что сечение токопроводящей жилы было увеличено в три раза. Благодаря этому её сопротивление уменьшилось в три раза, а ёмкость почти в полтора раза (индуктивность же раза в полтора возросла). В целом затухание сигналов, передаваемых по кабелям 1865-1866 гг., было примерно в 6 раз меньше, чем при передаче по недолговечному кабелю 1858 года.

Однако для телефонной связи, использующей в десятки раз более высокие, чем телеграфная, частоты, со значительно ббльшим затуханием передаваемых сигналов на единицу длины линии, подобная компенсация затухания (в несколько раз) не решала проблемы дальней междугородной и, в частности, подводной телефонии. Кроме того, этот способ был весьма неэкономичным, так как требовал значительного увеличения размеров кабелей и, следовательно, расхода материалов для их изготовления.

Хевисайд был первым, кто указал на принципиальную возможность достичь успеха, идя по второму пути и увеличивая знаменатель дроби, т. е. индуктивность кабельной линии. Если не касаться сферы материальных ресурсов и денежного обращения, то подчас увеличить какую-либо величину оказывается намного проще, чем её уменьшить. Подобную благоприятную ситуацию и открыл Хевисайд в теории кабелей связи. При этом искусственно увеличивать индуктивность можно уже не в несколько раз, а в несколько десятков раз. Теоретическое открытие О. Хевисайда о возможности снижения потерь в линии путём искусственного увеличения её индуктивности было встречено, как отмечает А. Кларк, с большим недоверием и реализовано лишь 8 лет спустя, в 1901 г., когда американский инженер (серб по национальности) М. Пупин (1858-1935) предложил включать в линию специальные индуктивные катушки, названные впоследствии его именем (термин "пупинизация" применительно к кабельным линиям не потерял своего значения и в настоящее время). Индуктивность линии могла быть таким образом повышена в сотню раз.

Открытие Хевисайда имело значение, конечно, не только для подводных кабельных линий связи. Успешной пупинизацией в 1902 г. кабельной линии Нью-Йорк-Ньюарк длиной 16 км было положено начало сооружению междугородных кабельных магистралей.

Через год после изобретения Пупина датский инженер Карл Краруп разработал свой оригинальный способ искусственного увеличения индуктивности кабелей. Вместо того, чтобы через каждые 1,5-2 км встраивать в линию катушки индуктивности, он предложил обматывать токопроводящие медные жилы кабелей тонкой лентой или проволокой из стали, магнитные свойства которой в 100-150 раз сильнее, чем у меди. Толщина стальной ленты или диаметр проволоки были 0,2-0,3 мм.

Первый "крарупизированный" подводный кабель длиной в 5 км проложили в 1902 г. между Данией и Швецией. Однако уже в следующем году между Данией и Германией был проложен крарупизированный кабель длиной около 20 км. В течение трёх лет (1902-1904 гг.) длины подводных (да и подземных) телефонных кабельных пупинизированных и крарупизированных линий были увеличены до 70-80 км. В дальнейшем искусственное увеличение индуктивности позволило расширить пределы дальности телефонной связи до 150-180 км. Большего ни пупинизация, ни крарупизация для телефонии дать не смогли.

Применительно к телеграфным кабельным линиям, протяжённость которых уже давно исчислялись тысячами километров, искусственное увеличение индуктивности способствовало резкому убыстрению прохождения сигналов, а следовательно, возрастанию объёма передаваемой информации, т. е. повышению эффективности линии.

Ряд трансокеанских телеграфных кабелей с искусственно увеличенной индуктивностью был проложен в первой половине XX века. Все они были крарупизированы (прокладывать с кораблей пупинизированные кабели было в ту пору неудобно из-за неизбежных утолщений их в местах расположения пупиновских катушек).

В середине 20-х годов для обмотки медных жил вместо обычной стали начали применять специально созданные для этой цели высокомагнитные железо-никелевые сплавы (пермаллой и перминвар), благодаря чему скорость передачи ещё больше повысилась.

Если по первому трансатлантическому телеграфному кабелю 1858 года передавалось не более 3-4 знаков в минуту, то передача по современным телеграфным кабелям происходит со скоростью до 1500-2500 знаков в минуту.

"Линия без искажений" – это такая линия, для которой соблюдается условие RC = LG или R/L = G/C, названное условием Хевисайда. При этом условии скорости распространения и затухания сигналов различных частот будут одинаковы и сигналы на приёмный конец линии будут приходить одинаково ослабленными и в той же последовательности, в какой они были переданы; затухание (ослабление) сигналов, передаваемых по линии, будет наименьшим.

Д. Шарле

XVII. НЕБЕСНЫЙ РЕФЛЕКТОР

Великий физик Джеймс Клерк Максвелл с помощью математических выкладок впервые открыл существование радиоволн. Он теоретически доказал, что при искровом разряде возникают электромагнитные волны, которые, распространяясь в пространстве со скоростью света, отличаются от световых волн большей длиной, т. е. меньшей частотой колебаний. Но Максвелл не дожил до триумфа своих математических выводов. Он умер в 1879 году в возрасте сорока восьми лет. Восемь лет спустя молодой немецкий учёный Генрих Герц впервые поставил серию опытов, практически получив волны, совершившие революцию в области связи и изменившие облик планеты.

Любопытно, что сам Герц не верил в практическую целесообразность своей работы и, тем более, не предполагал, что радиоволны будут использованы как средство связи. Между прочим, такое неверие в практическую ценность своих научных открытий – нередкое явление среди физиков (да и не только физиков). Выдающийся английский физик Эрнст Резерфорд, первый проникший в тайны атома и изучивший его структуру, открыто смеялся над журналистами, когда кто-нибудь из них спрашивал его о возможности использования атомной энергии для практических целей."Этого никогда не будет, — отвечал он на вопросы журналистов, — для расщепления атома требуется гораздо больше энергии, чем он может выделить". Но спустя восемь лет, т. е. ровно столько, сколько потребовалось Герцу, чтобы практически подтвердить выводы Максвелла, трагедия Хиросимы опровергла выводы Резерфорда.

Свыше тридцати лет посвятил итальянец Гульельмо Маркони развитию радио. Ему было немногим более двадцати лет, когда он впервые послал радиосигналы на дистанцию в одну милю. Переехав в Англию из Италии, он провёл ряд замечательных опытов по радиосвязи[47].

Уже на заре развития радиотехники было обнаружено, что если соответствующим образом подобрать приёмную аппаратуру, то можно слушать передачу только одной радиостанции, хотя при этом будут работать и другие. Сейчас мы по нескольку раз в день совершаем подобную операцию на своих приёмниках, не задумываясь о том, что кому-то пришлось сделать открытие, прежде чем появилась такая возможность. Впервые она была продемонстрирована сэром Оливером Дж. Лоджем (1857-1940) в 1897 году.

Гульельмо Маркони

Один из первых приемопередатчиков Маркони. Трубка спереди наверху – это когерер

К началу двадцатого века радио уже распространилось в Европе и в 1901 году сделало скачок через Атлантику. В Ньюфаундленде Маркони установил приёмную антенну на воздушном змее, запустил его и ему удалось принять сигналы кода Морзе, переданные из Польдью (полуостров Корнуэлл – южная оконечность Англии). Это было настоящим чудом. Если предположить, что радиоволны ведут себя подобно световым волнам, то непонятно, каким образом им удалось обогнуть землю по кривой. Луч прожектора, установленного на мысе Корнуэлл, виден с Атлантического океана не более чем за несколько десятков километров, какой бы силы ни был этот прожектор. Из-за кривизны поверхности земли луч его света неизбежно теряется в небесном пространстве.

Положение антенн помечено звездочкой

Антенны для трансатлантической радиосвязи, последовательно построенные Маркони в Польдью (Poldhu).

Надписи на монументе в Польдью в честь первой трансатлантической радиосвязи

В 1902 году Оливер Хевисайд (одновременно с Кеннели[48] в Соединённых Штатах) дал объяснение этого, на первый взгляд непонятного, явления. Он предположил, что на большой высоте в атмосфере есть сильно ионизированный слой, отражающий радиоволны обратно на землю, поэтому они и не исчезают бесследно в космосе. Трудно было поверить, чтобы природа оказалась столь предусмотрительной и как бы специально для осуществления связи с помощью радио создала отражающий слой высоко над поверхностью земли. Поэтому учёные не сразу согласились с таким объяснением. И только в 1924 году – за два месяца до смерти Хевисайда – учёные Э. Эпплтон[49] и М. Барнетт показали, что в атмосфере действительно есть отражающие слои, даже не один, а по меньшей мере два. А сегодня сотни ракет пересекают ионосферу, и недалёк тот день, когда человек сам отправится в космос[50].

На заре развития радио инженеры и учёные, создавая оборудование для приёма радиоволн, встретились с двумя серьёзными трудностями. Устройство для выпрямления волн было очень громоздким (детекторных приёмников тогда ещё не существовало) и, кроме того, не знали, как усиливать получаемые сигналы.

Джон Амброз Флеминг, его "клапан-диод" и схема простейшего радиоприемника с вакуумным диодом в качестве детектора

Первый серьёзный шаг к преодолению этих трудностей был сделан в 1904 году, когда англичанин Джон Флеминг (1849-1945) изобрёл так называемый "клапан-диод", примитивнейшую радиолампу – предок миллионов ламп, которые сегодня применяются в радио и телевидении. Впоследствии за этой лампой укрепилось название "диод", однако слово "клапан" как нельзя более точно характеризует её свойства. Диод позволяет сигналам проходить только в одном направлении, т. е. выпрямляет их, и превращает радиоволны, как всякие электрические колебания, быстро меняющие своё направление, в чёткие сигналы. Однако усиливать их ещё не умели.

Но зта проблема также вскоое была решена. В 1907 году Ли Де Форест изобрёл триод. Пропуская слабые сигналы через металлическую сетку, вмонтированную в диод Флеминга, Форест установил, что их можно усиливать почти неограниченно. Изобретением триода начался век электроники, в котором мы сейчас живём. Это открытие можно отнести к наиболее значительным научным достижениям того времени.

Ли Де Форест, его триод-"аудион" и схема простейшего радиоприемника с вакуумным триодом в качестве детектора и усилителя

Триод впервые получил практическое применение в области электросвязи и дал резкий толчок дальнейшему развитию радио. Проблема усиления слабых и быстро меняющих направление электрических колебаний была решена. Армия инженеров с помощью радиолюбителей начала создавать новую, чрезвычайно быстро развивающуюся отрасль промышленности, которая в наши дни имеет совершенно самостоятельное значение.

Опыты, проведённые на заре развития радио, позволили установить определённые закономерности в распространении радиоволн. Так, выяснилось, что чем длиннее волны, тем больше район их действия. Посылая сигналы через Атлантику. Маркони использовал волны длиной в полтора километра (т. е. частотой около 200 килогерц). Для передачи и приёма таких длинных волн требовалась огромных размеров антенная система. Длинноволновая радиостанция занимала площадь в несколько квадратных километров. На ней выстраивались в несколько рядов связанные проводами башни, каждая высотой в десятки метров.

В начале двадцатых годов радиолюбители сделали открытие, которое заставило правительства и частные фирмы обратиться к коротким волнам. Первоначальные опыты работы на этих волнах показали, что радиус их действия ограничен – практически он находится в пределах нескольких десятков километров. Но никто не мог предположить, что, будучи отражёнными от ионосферы, короткие волны действуют на расстояния в тысячи километров, причём сигналы нередко становятся более отчётливыми и громкими, чем при трансляции на близкие расстояния.

Не удивительно, что для этого замечательного открытия потребовалось некоторое время. Пока ставились опыты с короткими волнами, скажем при радиосвязи между Нью-Йорком и Вашингтоном, вряд ли кому-нибудь приходило в голову устанавливать приёмник для улавливания сигналов в Гренландии или Перу. Но когда радио распространилось по всему миру и в эфир ринулись любители-энтузиасты, старавшиеся побить рекорды дальности радиосвязи, неожиданно обнаружилось преимущество коротких волн.

В 1924 году Маркони решил вплотную заняться техникой передачи на коротких волнах. В то время для передачи на дальние расстояния использовались волны весьма большой мощности, длиной от девяти до восемнадцати километров, распространяемые посредством громоздкой и дорогой антенной системы. Маркони был убеждён, что связь при помощи волн длиной в несколько метров будет и дешевле и надёжнее.

Во всём мире к трансляции с помощью коротких волн относились скептически. Полагали, что послать волны на большое расстояние, может, и удастся, но принять их в силу неустойчивости практически будет невозможно. Маркони надеялся преодолеть эту трудность при помощи антенны с направленным излучением, посылающей энергию сигнала в желаемом направлении и препятствующей её рассеянию в пространстве. Метод мог дать экономический эффект лишь в случае относительно небольших антенных устройств, предназначенных для кооотковолновой передачи. Попытка применить направленную антенну для длинных волн привела к сооружению громоздкой системы длиной до двадцати километров с весьма низкой эффективностью.

Опыты с короткими волнами прошли успешно и в течение 1927-1928 годов Англия установила коротковолновую связь с Канадой, Индией, Южной Африкой и Австралией.

Радиосвязь на коротких волнах оказалась настолько эффективной, что возникли серьёзные сомнения в целесообразности дальнейших работ по совершенствованию подводной кабельной связи. В 1928 году британские кабельные и радиокомпании объединились, создав известную и в настоящее время "Кэйбл энд Уайерлесс К° Лтд", которая в течение последних тридцати лет является одной из ведущих в области международной связи. Эта компания является типичным для Англии примером деятельности частного капитала под государственным контролем. Правительство представлено в правлении компании и имеет право во время войны взять руководство делом в свои руки. Надо заметить, что правительство не воспользовалось этим правом в 1939-1945 годах.

Для широкой публики слово "радио" ассоциируется с передачей разговорной речи и музыки – иными словами, это по существу радиотелефония. Но радио как средство связи стало использоваться гораздо раньше, чем первое живое слово было передано на расстояние без проводов. И даже сегодня значительная часть коммерческой информации в отличие от развлекательной передаётся телеграфным способом, хотя радиотелефония приобретает всё более широкое распространение.

Представьте себе, что вы оказались высоко над землёй и обладаете способностью различать радиоволны. Вы увидели бы, какое множество радиоволн опоясывает землю, то поднимаясь высоко в ионосферу, то отражаясь от неё, неся миллионы слов из одной страны в другую, увидели бы яркое сияние множества излучающих точек – радио и телевизионных станций.

Мы уже упоминали о том, что Маркони в 1901 году удалось послать первое радиотелеграфное сообщение через океан с Корнуэлла в Ньюфаундленд. Это была буква "S", обозначаемая на языке телеграфистов тремя точками. Человеческая же речь совершила такое путешествие (но в обратном направлении) лишь в 1915 году.

Антенна, установленная на Эйфелевой башне в 1909-1925 гг.

Военно-морская радиостанция в Арлингтоне (штат Виргиния) провела ряд опытов и в конце концов ей удалось осуществить передачу голоса, которая была принята приёмником, установленным на вершине Эйфелевой башни в Париже. В то время Эйфелева башня была центром французской военной системы связи, и на приём передачи отвели только десять минут в ранние утренние часы. Итак, после нескольких месяцев подготовительных работ, 23 октября 1915 года в 5 часов 37 минут была принята первая фраза, посланная через океан. Эта фраза, проложившая дорогу через Атлантику миллионам других слов, кажется теперь самой обыденной: "Хэлло, Шрив! Какая сегодня погода?". Первая гоажданская радиотелефонная линия связи между Нью-Йорком и Лондоном вступила в эксплуатацию в феврале 1927 года. Передачи велись на волнах длиной около 6000 метров. Это случилось через шестьдесят один год после прокладки трансатлантического телеграфного кабеля и через пятьдесят один год после изобретения телефона. С этого момента вплоть до прокладки первого телефонного кабеля через океан в 1956 году радио оставалось единственным средством передачи человеческой речи через Атлантику.

Распространение радиоволн в земной атмосфере. Роль отражения от ионосферы.

К сожалению, это единственное средство не было достаточно надёжным. И в передатчики и в приёмники внесли много улучшений, но на третье звено в цепи радиосвязи – на ионосферу – человек воздействовать не мог. При благоприятных условиях передача была отличной, помехи незначительными. Часто же связь становилась просто невозможной из-за шумов, треска и других помех. Периоды плохой связи длились иногда по нескольку часов и даже дней. Радиотелефонная связь через Атлантику находилась в том же положении, что и воздушный транспорт на заре развития авиации, когда никто не мог гарантировать вам точное время вылета – всё зависело от погоды. В отличие от авиации, для радиосвязи понятие "погода" определяется тем, что происходит не на высоте нескольких километров от Земли, а на высоте нескольких сотен километров.

Изучение ионосферы является одной из наиболее сложных и в то же время наиболее важных отраслей современной науки, как для решения практических задач радиосвязи, так и для понимания явлений, происходящих во Вселенной. Здесь мы вынуждены немного отклониться от темы книги для того, чтобы читатель понял, почему инженеры связи после тридцатилетних поисков, находок и разочарований вновь из ионосферы опустились в глубины океана.

Ионосфера неоднородна и нестабильна. Она состоит из трёх основных слоев. Нижний слой "Е" расположен на высоте 130 километров, а два верхних слоя "F1" и "F2" – на высоте 200-400 километров. Обозначения "Е" и "F" были даны Эпплтоном, который впервые доказал существование в ионосфере не одного слоя, а нескольких. Нижний слой – ближайший к Земле, Эпплтон обозначил буквой "Е" – пятой буквой английского алфавита – на тот случай, если будут открыты слои, расположенные ниже. Сейчас мы знаем, что наличию слоев ионосферы мы обязаны ультрафиолетовым лучам, посылаемым на Землю Солнцем. В очень малых дозах ультрафиолетовые лучи полезны для человека. Но, если бы они достигли поверхности Земли неослабленными, в несколько минут всё живое на земле было бы уничтожено. К счастью для нас, ультрафиолетовые лучи высоко над поверхностью Земли проходят своего рода фильтрацию, а потому и не оказывают пагубного воздействия. Попутно во время такой фильтрации лучи ионизируют атмосферу, расходуя энергию на отрыв электронов от встречающихся на их пути атомов кислорода и азота. Наэлектризованный воздух отражает радиоволны примерно так же, как воздух при определённых температурных условиях отражает свет, создавая миражи.

Ионосфера под влиянием солнечных лучей меняет свою плотность и высоту в зависимости от времени суток и времени года. Учитывая это обстоятельство, варьируют (но только в определённых пределах) длины применяемых радиоволн.

Солнце как бы питает ионосферу; но иногда интенсивное ультрафиолетовое излучение, вызываемое взрывами на поверхности Солнца, разрывает ионосферу на части. Некоторые взрывы связывают с появлением пятен на Солнце, имеющим определённую закономерность. Замечено, что раз в 11 лет поверхность Солнца покрывается пятнами, а в остальное время она остаётся сравнительно чистой. Моменты появления пятен на Солнце совпадают с моментами наиболее сильных возмущений ионосферы, и в эти периоды радиосвязь особенно ухудшается.

Поэтому мы можем представить себе ионосферу, как зеркало, окружающее Землю и пульсирующее с изменением как времени суток, так и времени года, зеркало, которое никогда не бывает абсолютно гладким, а потому и не даёт удовлетворительного отражения. Остаётся только удивляться, каким образом радиоинженеры с успехом используют этот созданный природой, но далеко не совершенный рефлектор.

Прежде чем мы спустимся с небес в глубины океана, позвольте напомнить ещё об одном изобретении, которое явилось следствием изучения верхних слоев атмосферы.

Принцип отражения радиосигналов лёг в основу радарных установок, которые широко применялись во время второй мировой войны. Инициатором создания радара в Англии в конце тридцатых годов стал Роберт Уотсон-Уатт[51]. Не будь радиолокационных устройств, Воздушный флот Англии, возможно, был бы уничтожен в этой войне превосходящими силами немцев и, кто знает, что сталось бы тогда с Англией.

Так вот радиолокация своим возникновением обязана изучению невидимого слоя – ионосферы, о существовании которого человечество и не подозревало несколько десятков лет назад.

К сожалению, и сейчас ещё находятся люди, которые ставят под сомнение целесообразность занятий так называемой "чистой наукой". Казалось бы, какой интерес для нашей повседневной жизни представляют попытки замерить плотность электронов в определённом слое воздуха, находящемся на высоте нескольких сот километров?

Но, как следует из вышеизложенного, подобные, на первый взгляд, чисто теоретические исследования изменяют облик планеты и нередко оказывают влияние на развитие истории человечества в целом.

* * *

В книге В. Сибрука "Роберт Вуд" (Огиз-Гостехиздат, М., 1946 г.) приведен забавный рассказ Вуда о демонстрации Маркони в Лондоне (1911 г.) трансатлантической передачи радиосигналов:

…Было объявлено, что на лекции Маркони присутствующие услышат трансатлантические сигналы из Глэс Бэй в Новой Шотландии (в Америке). В то время многие ещё сомневались в возможности этого.

Над крышей собирались запустить змей с антенной, и слушатели должны были услышать сигналы в систему телефонных трубок, разложенных по аудитории. За много дней до лекции исторические залы института наполнили рабочие, устанавливавшие аппараты Маркони. Они разобрали железную балюстраду на мраморной лестнице, ведущей на второй этаж, мешавшую поднять туда громоздкие электрические установки. Вестибюль был три дня забит огромными ящиками, и постепенно за круглым столом, где Фарадей показывал свои маленькие катушки и магнитики, скопилось столько внушительных электрических аппаратов последней конструкции, сколько можно увидеть в одном месте разве на всемирной выставке. Огромная мраморная распределительная доска с вольтметрами, амперметрами, реостатами, предохранителями, индукторами и т. д. и т. д., несколько таинственных ящиков красного дерева с блестящими медными клеммами и пластинками и ещё масса других предметов. Вечером перед лекцией два молодых ассистента Маркони залезли на крышу института, откуда запустили двойной змей и настраивали приёмные аппараты.

Всё это меня страшно интересовало, так как я сам занимался змеями в Ист Хэмптоне. Я ввязался в их работу с вопросами, предложениями, мешая им на каждом шагу своими попытками помочь.

Маркони читал свою лекцию по рукописи, облокотившись на кафедру и положив голову на руку. Мне казалось, что он меньше всех интересуется тем, что говорит, — и никаких экспериментов не было.

Только под самый конец он сказал: "Я установил здесь аппарат для передачи сигналов, и вы услышите звук искрового разряда в этом ящике, когда я нажму на ключ". Он нажал, его несколько раз и мы услышали: "Бэз-бэз-бэз, бэзззз-бэзззз-бэзззз, без-бэз-бэз" (SOS).

За десять минут до окончания я заметил, что его ассистенты нервничают. Один из них исчезал каждые несколько минут, затем появлялся, и они начинали торопливо шептаться. Я подошёл к ним на цыпочках и спросил, что случилось. Трансатлантические сигналы прекрасно приходят, но ветер затихает и змеи опускаются.

"Скажите Маркони", — прошептал я. — Пусть аудитория услышит сигналы, пока это можно, а потом кончит лекцию".

Они покачали головами. "Невозможно", — прошептал один из них. — "Сигналы обязательно должны итти под конец. Он придёт в ярость, если мы прервём его".

"Давайте я скажу ему", — предложил я. Но они ни за что не могли решиться.

Лекция монотонно продолжалась и закончилась словами: "Теперь мы услышим сигналы, перелетевшие Атлантический океан". — Он повернулся к своим ассистентам, стоявшим в стороне. Они смущённо покачали головами, и один сказал: "Змеи опустились". Маркони повернулся к присутствующим и объяснил, что отсутствие ветра сделало демонстрацию невозможной. Мнепоказалось, что он отчасти доволен, что избавился от лишних хлопот.

Идя домой с лордом Рэлеем после лекции, я спросил его: "Что вы думаете об этом?" Он ответил: "Мне кажется, что если бы вам или мне нужно было для лекции приспособление, которое делает "бэзз-бэзз", то мы обошлись бы прибором попроще, и "бэзз-бэзз" у нас всё-таки получилось бы".

XVIII. ТРАНСАТЛАНТИЧЕСКИЙ ТЕЛЕФОН

В начале этой главы я хотел бы привести слова одного шотландского проповедника, который имел обыкновение говорить прихожанам: "Ну, а теперь мы подошли к самой трудной части моей проповеди, но, взглянув ей смело в лицо, мы пройдём и её".

К сожалению, я не могу воспользоваться этой фразой: то, о чём пойдёт речь, действительно "самая трудная часть", однако решить, сумели ли мы пройти до конца книги, может только читатель.

Справедливости ради следует сказать, что разобраться в таком сложном инженерном сооружении, как трансатлантический телефон, может только человек, обладающий специальными знаниями в области электроники. И всё же я верю, что основные проблемы и их решения будут поняты и читателем без специальной подготовки и даже тем, кто не решается ввернуть новую электролампочку взамен перегоревшей. Поэтому мы разделим путь к существу вопроса на два этапа. Настоящая глава полностью лишена технических тонкостей (по крайней мере, у меня было стремление сделать её такой). Некоторые места придётся, возможно, прочесть дважды, но я думаю, что тот, кто дочитает главу до конца, поймёт основное. В то же время многие читатели, знакомые с основами электроники, пожелают, видимо, детальнее рассмотреть эту проблему – их я отсылаю к главе XXI и надеюсь, что она доставит им удовольствие.

Мы уже знаем, как быстро по всему миру распространился телефон после изобретения Грэхема Белла в 1876 году. Но телефонная связь на длинные расстояния, даже на земле, стала практически возможной спустя сорок лег после изобретения телефона, после того как триод разрешил проблему усиления тока телефонной передачи. Затухающие сигналы в телеграфной линии легко усиливаются с помощью реле, но попытка сделать то же самое в телефонной связи не удавалась, и это в течение нескольких десятилетий ставило в тупик лучшие умы человечества.

Сегодня при телефонном разговоре на длинные дистанции человеческий голос усиливается с помощью системы электронных ламп на усилительных пунктах, расположенных на расстоянии 60-80 километров друг от друга; без этого усиления слышимость совершенно пропадает уже через несколько сот километров. Но усиление – лишь одно из преобразований человеческой речи при передаче её на большие расстояния. Обычно мало кому известно, что дальняя телефонная (и телеграфная) связь осуществляется с помощью радиотехнической аппаратуры, но только проводящей ток средой служат жилы кабеля или провода.

С момента зарождения электросвязи умы учёных были направлены на то, чтобы передать как можно больше сообщений по одному проводу, т. е. "уплотнить" цепь. Ведь и Белл изобрёл телефон, пытаясь воплотить в жизнь идею своего "гармонического телеграфа", в надежде осуществить передачу полудюжины телеграмм по одному проводу с помощью пластинок, имеющих различную частоту колебаний. Тот же принцип сейчас с успехом используется нами при настройке радиоприёмника на определённую станцию. Более того, этот же принцип положен в основу одновременной передачи десятков, сотен и даже тысяч телефонных разговоров по одному проводнику[52].

Когда вы говорите по телефону, по проводам передаётся электрический ток не той частоты, которая соответствует звуковым колебаниям вашего голоса, а более высокой частоты. Она получается в результате преобразования тока звуковой частоты с помощью установленного на телефонной станции миниатюрного радиопередатчика. Сигналы таких передатчиков, каждый из которых настроен на определённую частоту, и передаются по проводам. При этом два одновременных разговора не мешают друг другу, ибо каждый из них передаётся по линии своим передатчиком и на своих частотах. Точно так же не мешают друг другу различные программы, принимаемые одной коллективной радио- или телевизионной антенной.

Приёмное устройство отделяет одну передачу от другой (или "фильтрует" их, как говорят в технике) и преобразует сигналы в звуки членораздельной речи.

Таким образом, принцип высокочастотного телефонирования по проводам аналогичен принципу радиопередачи. Но так как к качеству передачи музыкальных и концертных программ по радио предъявляются более высокие требования, чем к качеству передачи разговорной речи, полоса частот канала радиовещания вдвое-втрое шире полосы частот телефонного канала.

Один телефонный канал может быть использован для одновременной передачи двадцати четырёх телеграфных сообщений[53]. В наши дни существовавшее раньше различие между телеграфными и телефонными цепями практически исчезло. Оба вида сообщений передаются по одним и тем же линиям. Сотни жил телефонного кабеля прежнего типа заменены в настоящее время одной парой проводников.

Эти проводники, конечно, далеки от тех, которыми в своё время пользовались Грэхем Белл, Эдисон и "другие пионеры связи. Множество изолированных проводников, скрученных попарно наподобие миниатюрного осветительного электрошнура, в настоящее время заменены коаксиальным кабелем, в котором внутренний проводник помещён в пустотелую медную трубку – внешний проводник. Между внешним и внутренним проводниками расположена обычно полиэтиленовая изоляция. С появлением телевидения каждый может видеть коаксиальный кабель у себя дома (он соединяет антенну с телевизором)[54], но впервые он был разработан для нужд многоканальной телеграфной и телефонной связи.

По коаксиальному кабелю можно передавать очень широкую полосу частот. Для примера достаточно сказать, что применённый для соединения с телевизионной антенной такой кабель позволяет вести приём или передачу на частотах порядка 50 миллионов герц и выше. Если бы возникла необходимость, по этому кабелю можно было бы вести передачу с частотой в несколько миллиардов герц. Иными словами, по коаксиальному кабелю можно передавать одновременно, во всяком случае на небольшие расстояния, около миллиона телефонных разговоров, и при этом они не будут мешать друг другу.

Тремя основными элементами современной дальней связи являются: во-первых, кабель, во-вторых, усилительные станции, установленные на линии через каждые 60 – 70 километров с тем, чтобы компенсировать ослабление сигналов по мере их продвижения вследствие потерь в линии, и, наконец, приёмная и передающая аппаратура, которая позволяет осуществить одновременную передачу десятков и сотен разговоров по одной цепи и затем разделить их по частоте. Если три эти элемента подобраны и изготовлены надлежащим образом, телефонная связь практически не ограничена расстоянием. Имеются в виду технические возможности, так как иногда эта связь ограничивается определённым расстоянием из чисто экономических соображений.

Со времени второй мировой войны, а точнее с момента появления радиолокации основным соперником коаксиального кабеля стала связь на ультракоротких волнах с помощью радиорелейных линий *. Большинство людей, вероятно, видели высокие башни, обрамлённые загадочными кронами с параболическими рефлекторами или раструбами. Башни эти воздвигаются либо на крышах телефонных станций, либо стоят на возвышенностях вдали от жилья. Это те же усилительные станции, только соединены они между собой не медными проводами, а узкими пучками радиоволн. Пучок этот остро сфокусирован; будь он видимым, он напоминал бы пучок лучей прожектора. Устанавливаются башни одна от другой на расстоянии прямой видимости, по возможности на возвышенных местах. Дистанция между ретрансляционными радиорелейными станциями примерно та же, что и между усилительными станциями на линии коаксиального кабеля, т. е. около 65 километров. В горной местности этот интервал может быть увеличен.

Связь с помощью ультракоротких волн имеет то преимущество перед проводной связью, что её можно устанавливать в труднодоступной местности, там, где проложить кабель сложно и дорого. Проложить кабель вообще не всегда просто. Горы, реки, болотистые места и, наконец, сопротивление владельцев отдельных участков – серьёзные препятствия для сооружения кабельных линий.

Но используем ли мы коаксиальную кабельную или ультракоротковолновую радиорелейную линию – в том и в другом случаях для обеспечения качественной связи станции усиления устанавливают на расстоянии не более 60-70 километров друг от друга. На поверхности земли это не составляет особого труда, но как быть в случае, если на пути линии связи возникает водная преграда протяжённостью значительно больше, чем несколько десятков километров?

Некоторые улучшения, внесённые в конструкцию подводного кабеля, позволили увеличить этот предел. Так, в 1947 году между Англией и Голландией был проложен 150-километровый подводный кабель, который позволял одновременно вести 84 телефонных разговора. Сегодня несложно изготовить кабель, допускающий передачу несколько меньшего количества разговоров, но на расстояние уже, скажем, в 350-400 километров без какого-либо промежуточного усиления[55].

Но четыреста километров – это только одна десятая часть расстояния через Атлантику. Ну и что же, — могут спросить, — разве нельзя в десять раз усилить сигнал, подаваемый в линию, или сигнал, поступающий в приёмное устройство? И проблема подводной телефонной связи через Атлантику будет решена!

К сожалению, простая арифметика здесь неприменима. Ток в подводном кабеле ослабевает не пропорционально расстоянию, а гораздо быстрее (более подробно это изложено в главе XX). Уменьшение тока по мере его прохождения по подводному кабелю происходит в масштабах, которые измеряются астрономическими цифрами. Нет, простым увеличением в 10 раз здесь ничего не добьёшься.

Примерный расчёт показывает, что если бы для передачи по первому трансатлантическому телефонному кабелю использовали энергию всех существующих на земле электростанций, то всё равно уже через 370 километров по длине кабеля, т. е. на расстоянии всего лишь одной десятой пути через Атлантику, переданную энергию трудно было бы обнаружить даже с помощью самых чувствительных приборов. На первый взгляд, это кажется парадоксальным, ибо в то же время батарея размером с напёрсток посылает по подводному кабелю телеграфный сигнал, легко преодолевающий Атлантический океан. Объяснение следует искать в используемой частоте передачи. При работе на частотах в сотни тысяч герц потери несоизмеримо больше, чем в случае, когда передача ведётся на постоянном токе.

Но при всех условиях существует предел количества энергии, которое можно передать по кабелю без повреждения его изоляции и расплавления проводников. Повреждение кабеля прокладки 1858 года, происшедшее из-за избытка энергии, обусловленного наличием в схеме огромных катушек доктора Уайтхауза, может служить подтверждением этого положения.

С другой стороны, усиливать сигналы до бесконечности тоже нельзя. После какой-то определённой степени усиления результатом дальнейших попыток становится шум. Если, скажем, указатель диапазона при настройке радиоприёмника установить в положение между станциями, то будет слышен устойчивый свист, производимый бесчисленными передатчиками. Но отличить одну станцию от другой нельзя, пока не настроишься на определённую волну – сигналы как бы тонут в общем шуме.

В радиоприёмнике или в другом виде усилителя большинство шумов и помех является следствием того, что ток обычно не течёт плавно. Образно говоря, распространение тока по проводнику подобно песчаной лавине. Каждый электрон, непрерывно колеблясь, производит свой шум, шумы накапливаются и в результате усиления перекрывают слабый полезный сигнал.

Теперь нам более или менее ясно, насколько трудно было разрешить проблему трансатлантической телефонной передачи по подводному кабелю. Единственный способ, так же как и при наземной дальней связи, — это установка усилителей на таком расстоянии один от другого, при котором посланный сигнал может быть усилен до того, как он будет поглощён шумами, возникающими в проводнике. Это легко сказать, но куда труднее сделать. На практике возникали трудности, долгое время казавшиеся непреодолимыми.

Обычная усилительная станция на междугородной телефонной магистрали занимает помещение в несколько комнат; для её питания требуется энергия абсолютно надёжной и достаточно мощной силовой установки. Усилительная станция длительно работает при минимальном уходе, но всё же нуждается время от времени в некоторой регулировке и замене изношенных деталей. Особенно это касается усилительных ламп. Владельцы радиоприёмников и телевизоров хорошо знают, что лампы медленно, а иногда и не очень медленно, теряют свои качества и постепенно выходят из строя. Было бы ещё полбеды, если бы мы точно знали срок их службы. Но ведь радиолампа может выйти из строя завтра или простоять ещё пятьдесят лет. Никто не может сказать заранее, насколько её хватит.

Проектирование подводных телефонных усилительных станций, которые бы исправно в течение десятилетий функционировали на морском дне под давлением в несколько сот килограмм на квадратный сантиметр, естественно, стало основной проблемой трансатлантической телефонной связи. Её пытались решить тремя различными путями, и на них стоит остановиться хотя бы для того, чтобы понять, почему они были отвергнуты.

Справедливости ради следует сказать, что один путь вообще всерьёз не рассматривался. Телефонная связь Америки с Европой могла быть осуществлена по линии, почти полностью проходящей по суше через территорию Советского Союза. Единственную подводную секцию длиной около 150 километров, не требующую установки подводных усилительных станций, пришлось бы проложить в Беринговом проливе (как мы уже видели в главе XI, подобную безуспешную попытку предприняли после неудачной прокладки первого трансатлантического телеграфного кабеля). Однако вряд ли такое решение было бы целесообразным как по политическим, так и по экономическим соображениям. Потребовалось бы пересечь линией связи огромную территорию, установить сотни усилительных станций, обеспечить постоянное наблюдение за ними и за всей линией в целом.

Итак, задача установления телефонной связи между Европой и Америкой всё же сводилась к сооружению линии в Атлантике.

А что, если использовать ультракоротковолновую связь, оборудовав ретрансляционные вышки на судах, поставленных на якоря через каждые шестьдесят-семьдесят километров по всей трассе? Но тогда потребовалось бы минимум пятьдесят судов с экипажами и соответствующим оборудованием. Капиталовложения оказались бы огромными, а расходы на содержание флотилии – ещё больше. При решении этой проблемы возник бы, кроме того, ряд чисто практических трудностей, а именно: как быть в случае шторма, аварии, каким образом судам поддерживать нужную дистанцию и определённое положение друг относительно друга, как при постоянной качке посылать строго направленные пучки волн от одной вышки к другой.

На первый взгляд, вполне приемлемым был третий путь. Самолёт, поднятый на высоту около 12 километров, может поддерживать прямую радиосвязь в пределах "видимости", с учётом кривизны поверхности Земли, с другим летательным аппаоатом, поднятым на такую же высоту, на расстоянии 800-900 километров от первого. (Кстати, Соединённые Штаты сравнительно недавно изготовили радиолокационные установки, которые для увеличения радиуса действия подняты в воздух). Таким образом, на всю Атлантику потребуется только четыре самолёта, снарядить и обслуживать которые, казалось бы, значительно проще, чем пятьдесят судов. Но это опять приведёт к большим затратам на эксплуатацию установок и содержание экипажа. Хотя, возможно, проблема межконтинентальной связи решится в будущем именно таким путём; в этом случае роль летательного аппарата будет играть искусственный спутник Земли.

Сегодня же единственным практическим решением проблемы трансатлантической и вообще трансокеанской телефонии являются подводные усилители, вмонтированные в уложенный на океанское дно кабель. В первой трансатлантической телефонной линии 102 таких усилителя исправно работают с 1956 года. Половина их участвует в передаче сообщений с востока на запад, половина – в обратном направлении.

Гигантское ожерелье лежит на дне океана. Едва ли у ювелиров есть изделия, которые изготовлялись бы с такой тщательностью и с такими затратами человеческого труда. И это не удивительно, так как подводным усилителям предстоит работать глубоко на морском дне, где нет человеческих глаз и рук, которые могли бы вовремя прийти им на помощь.

XIX. ФАБРИКА ИДЕЙ

Интересно, что бы подумал молодой Грэхем Белл, работавший в своих двух комнатах с единственным помощником, о комплексе лабораторий, оборудованных по последнему слову техники, носящих его имя и играющих такую большую роль в трансатлантической телефонии. На первый взгляд, лаборатории выглядят как большая современная фабрика; да они ею и являются. Но это фабрика идей, на которой производственные процессы остаются невидимыми. Множественное число – "лаборатории" вполне уместно, так как физическое отделение занимает четыре отдельных помещения – одно из них в Нью-Йорке, а три в штате Нью-Джерси. Однако сокращение "Белл Лэбс" принято употреблять в единственном числе.

В наше время во многих странах есть научные центры, ведущие исследовательскую работу в различных областях промышленности. "Белл Лэбс" – полное название "Bell Laboratories" – "Лаборатории Белла" – крупнейшее учреждение такого рода. В настоящее время в его штате насчитывается до десяти тысяч человек, из них три тысячи – ученые и инженеры. Содержание "Белл Лэбс" обходится Американской телефонно-телеграфной компании в 160 миллионов долларов ежегодно. Компания может позволить себе это. Если бы попросили назвать компанию с самым большим капиталом, мы, вероятно, скорее всего вспомнили бы Форда или "Дженерал Моторс". На самом же деле Американская телефонно-телеграфная компания начинает список крупнейших фирм Америки: её баланс достигает шестнадцати миллиардов долларов[56].

В лабораториях разрабатываются вопросы, связанные с развитием радио, телевидения, радиолокации, техники управления ракет и особенно электроники. Большое значение придаётся исследованиям, которые могут привести к новым открытиям и изобретениям. Эта работа, разумеется, трудно поддаётся планированию. Трудно представить себе, например, вице-президента компании, заявляющего: "В следующем финансовом году мы совершим двадцать крупных открытий". Единственное, что здесь можно сделать, — это подобрать молодых, подающих надежды, учёных и инженеров, создать им все условия для работы с тем, чтобы они занимались интересующими их проблемами. Всё это требует больших затрат, и никто не может сказать заранее, даст ли то или иное изобретение выгоду в ближайшем будущем или через сто лет. Однако 16 миллиардов баланса красноречиво говорят о том, что все затраты окупаются с лихвой. За три десятилетия, прошедших с момента организации "Белл Лэбс", её сотрудникам были присуждены две Нобелевские премии – в 1937 году Д. Дэвиссону – за работы по электронной дифракции и В. Браттейну, Д. Бардину и В. Шокли – в 1948 году за изобретение транзистора. Принцип действия этого небольшого, но замечательного устройства основан на особенностях прохождения тока через некоторые вещества, известные под названием полупроводников. Эти вещества, в большинстве своём кристаллические, проводят ток хуже, чем металлы, но тем не менее их нельзя отнести и к изоляционным материалам. При определённых условиях их проводимость в одном направлении лучше, чем в другом. Классическим примером может служить старый кристаллический детектор с пружинкой, который широко использовался в приёмниках двадцатых годов.

Кристаллический детектор – ключевой элемент радиоприемников доламповой эры. Острие проволочки с помощью пружинной части прижимается к кристаллу сернистого свинца (галенита). Удачную точку контакта приходилось искать методом проб и ошибок

Со временем кристаллический детектор, который мог лишь отбирать сигналы, но не мог усиливать их, был полностью вытеснен из области радио электронной лампой, обладающей обоими этими качествами. Однако потом было установлено, что при определённых обстоятельствах некоторые типы кристаллов могут усиливать ток. Кроме того, они имеют ряд преимуществ перед обычными радиолампами. Это исключительно малые габариты и потребность в электропитании, отсутствие нагрева, механическая прочность. Итак появился транзистор. В электронике, радиотехнике началась революция, которая через несколько лет изменит нашу жизнь во многих её сферах.

Прежде всего стало возможным сделать удобные и надёжные аппараты для людей, имеющих дефекты слуха. Затем появились маленькие переносные радиоприёмники. На транзисторах стали изготовлять приборы для контроля и управления промышленными процессами. И всё началось с того, что трое учёных решили посмотреть, что произойдёт, если электрический ток пропустить через крошечные кусочки невзрачного на вид и малоприменимого для промышленных целей элемента – германия.

И сейчас, наверно, какие-нибудь учёные работают над отвлечённой, на первый взгляд, проблемой, решение которой в будущем совершит революцию в науке или промышленности.

Увы, в наш век существует и секретная наука; в лабораториях Белла ей уделяется большое внимание. Когда проходишь по коридорам "Белл Лэбс", мимо цехов, складов, кабинетов и лабораторий, видишь много закрытых и опечатанных помещений, в которые нет доступа; некоторые из них находятся под вооружённой охраной. Можно с уверенностью сказать, что работающие в этих кабинетах преследуют не чисто научные цели. Усовершенствование управляемых ракет, систем связи, радарных установок – всё это имеет военное назначение. Но настоящую ценность для человечества представляют исследования, направленные на мирные цели, и даже те исследования, которые сегодня кажутся не имеющими практического применения.

Один восточный писатель как-то заметил, что вся человеческая деятельность – своего рода игра. Он бы ещё больше утвердился в своём мнении, по крайней мере в отношении учёных, если бы мог посетить лаборатории Белла и наблюдать, как учёные мужи развлекаются механическими игрушками, изготовленными ими самими.

В этой связи нельзя не упомянуть механическую мышь Шеннона. Сначала я удивился, увидав, как один из крупнейших математиков Соединённых Штатов и основателей теории информации играет с маленькой механической мышкой, которая, кажется, только что выскочила из домашней кладовой.

Клод Шеннон (1916-2001) – один из основателей теории информации. В 1940-1956 гг. сотрудник математической лаборатории "Белл Лабс". В руках у него та самая "мышь", которая обучается проходить лабиринт

Мышь Шеннона – весьма сложная игрушка. Она живёт в металлическом лабиринте со множеством запутанных ходов и тупиков. Лабиринт сделан так, что при неправильном ходе электрический ток как бы "отпугивает" мышь, и она возвращается в поисках правильного хода, пока, наконец, не достигнет противоположного конца лабиринта. Но самое удивительное не в этом. Если Вы сразу же, после первого прохода мышью лабиринта, вновь вернете её в исходное положение, она уверенно пойдёт по единственно правильному пути: мышь как бы "запомнила" дорогу. До некоторой степени мышь Шеннона аналогична телефонным искателям АТС, которые сразу же после набора номера осуществляют нужное соединение. Таким образом, это машина, которая изучила свой опыт и использует его в дальнейшей деятельности. Она более "высоко организована", чем робот, исполняющий лишь то, что ему приказано. Это шаг на пути к созданию элемента разумного мышления. Ибо не является ли человеческий мозг своего рода машиной, которая учится на своём опыте, блуждая в лабиринте жизни?

А теперь я хотел бы упомянуть о двух относительно простых проектах, которые имеют практическое применение: существо их будет понятно каждому.

Первый представляет собой программную машину, которая даёт оптимальные решения при проектировании уже известных нам сооружений или приспособлений. В конечном счёте ничто человеческое не является совершенным в полном смысле слова – всегда можно найти возможность для улучшения и совершенствования конструкции. Назначение машины – давать наилучшие решения по каждому элементу создаваемой конструкции или изделия. С помощью программной машины были изготовлены модели миниатюрного микрофона и наушников для глухих, которые впоследствии были запущены в производство; они оказались настолько изящными, что музей современных искусств не отказался бы от таких экспонатов.

Другой проект также весьма широко используется. Он представляет собой электронносчётную машину, которая решает проблемы из области цифоовых сочетаний.

В больших городах, подобно Лондону и Нью-Йорку, так много телефонных абонентов, что приходится вводить семизначную нумерацию. Одну-две цифры заменяют буквами; это облегчает запоминание номера. Но механизм номеронабирателя может отбирать цифры только от нуля до девяти. Со временем семи цифр будет недостаточно. Как же обыкновенному человеку, запомнить, скажем, номер 3 952 841? Или, что ещё хуже, 96 821 473?

Конечно, за каждым номером стоит известный вам человек, но это не помогает удерживать в голове множество семи- или девятизначных чисел.

Выходом из положения, видимо, является деленир номера на части. Проблема в том, как его разделить. Семизначное число можно представить в тридцати вариантах, пои одном и том же порядке цифр. Для примера возьмём число 1 234 567; оно может быть записано, произнесено и, что самое важное, удержано в памяти в сочетаниях:

123-4567

12-34-567

1234-567

и ещё в двадцати семи других вариантах[57]. Вы можете попробовать изобразить их сами. Тире символизирует паузу, которую делают при произнесении номера в устной речи или в уме, и очень важно, где его поставить. А это можно решить, основываясь на результатах широкого опроса населения (в США этим занимается институт Гэллапа). В противном случае номер трудно будет запомнить и это приведёт к ряду ошибок.

Я сейчас ещё помню свой личный номер лётчика Королевских Воздушных сил. Он представляет собой сложное семизначное число – 1 097 727 и отложился в моей памяти как 109-77-27.

…Таковы примеры проектов, над которыми работают инженеры и учёные в лабораториях Белла.

Но прежде чем перейти к проекту, который является темой нашей книги, я хотел бы упомянуть ещё об одной работе, которая поразила меня, как, вероятно, и других, кому удалось её видеть. Это оригинальное устройство, которое, видимо, не имеет практического применения. Оно было установлено на столе Клода Шеннона и выглядело очень просто – небольшой деревянный ящик, размерами и формой напоминающий коробку для сигар, с единственным выключателем на лицевой стороне.

Когда вы поворачиваете выключатель, раздаётся сердитое, вполне осмысленное ворчание. Крышка поднимается, и на глазах у вас из коробки высовывается рука. Она поворачивает выключатель в обратную сторону и снова убирается внутрь коробки, после чего крышка медленно закрывается и ворчание затихает.

Психологический эффект этого мистического зрелища, если вы к нему не подготовлены, потрясающе силен. Мрачное впечатление остаётся от машины, которая выключает сама себя. Поневоле задаёшься вопросом, не выносит ли наука сама себе приговор…

XX. ПОДВОДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Когда в ноябре 1953 года Британское ведомство связи, Канадская корпорация трансокеанской связи и Американская телефонно-телеграфная компания подписали соглашение о прокладке первого трансатлантического телефонного кабеля, они уже имели достаточный опыт в изготовлении подводных усилителей различных типов.

Ведомство связи встроило один подводный усилитель в кабель, проложенный в Ирландском море между островами Англси и Мэн, в начале 1943 года после пяти лет экспериментальных работ. Затем усилители вмонтировали в телефонный кабель, идущий в Европу. Однако эти усилители укладывались в сравнительно мелких водах и могли не выдержать колоссального давления океанских глубин.

В Соединённых Штатах, наоборот, с самого начала заинтересовались усилителями, которые могли работать на больших глубинах. Как мы уже упоминали в главе XVI, достижения в области электроники в тридцатых годах заставили серьёзно задуматься о возможностях подводной трансатлантической телефонной связи с помощью усилителей, и в этом направлении были проделаны большие экспериментальные работы, в основном в период до и во время второй мировой войны.

Эти работы достигли кульминации в 1950 году, когда был проложен телефонный кабель между Ки-Уэст (Флорида) и Гаваной (Куба) на расстояние около двухсот двадцати километров. Всего на этой линии было установлено шесть усилителей, причём некоторые на глубине до 2000 метров[58].

Прокладка подводной линии. В воду погружается торпедообразный усилитель двустороннего действия в жёстком корпусе

С самого начала предполагалось, что этот кабель будет прототипом будущего трансатлантического кабеля, поэтому за его работой велось тщательное наблюдение. По истечении двух лет безаварийной работы кабеля между Британским ведомством связи и Американской телефонно-телеграфной компанией начались технические совещания. Но сразу же при рассмотрении основных технических положений, определяющих прокладку трансатлантического телефонного кабеля, возникли серьёзные разногласия. В конечном счёте они были преодолены, но, чтобы понять, почему они возникли, необходимо более подробно остановиться на подводных усилителях.

Усилительное устройство состоит из нескольких электронных ламп, соединённых друг с другом в определённой последовательности. Оно предназначено для усиления (в миллион раз) слабого входящего сигнала и для посылки этого сигнала в следующую секцию коаксиального кабеля. Усилитель должен быть заключён в абсолютно водонепроницаемую оболочку, способную к тому же выдерживать давление водяного столба высотой в несколько километров. Такая оболочка достаточно массивна и тяжела. В то же время усилители, вытравливаясь вместе с кабелем по мере движения судна, должны надёжно укладываться на морском дне.

Направляющий шкив кормовой кабелеукладочной машины

Британские мелководные усилители заключены в толстые, жёсткие трубы, по форме и размерам напоминающие торпеды, и судно должно остановиться для того, чтобы переправить такую трубу за борт и уложить её на морское дно. Это несложно на небольших глубинах, но в океане остановка судна может вызвать закручивание кабеля.

Дело в том, что спирально наложенная проволока, которая образует броню кабеля, имеет тенденцию к раскручиванию, если кабель длиной, скажем, в четыре-пять тысяч метров и весом в несколько тонн свободно повисает под кораблем. При остановках судна это явление вызывает выпирание отдельных проволок из повива брони, образование узлов и в результате повреждение кабеля. Другое дело, если судно имеет равномерный ход, в этом случае опасность закручивания кабеля минимальна. Но, как мы уже упоминали, жёсткие усилители невозможно укладывать на ходу судна, а значит, повреждения кабеля неизбежны.

Чтобы всё-таки избежать этой опасности, инженеры "Белл Лэбс" сконструировали гибкий усилитель, который ненамного отличается по своей форме от кабеля и как бы составляет его неотъемлемую часть. Участок, где встроен усилитель, напоминает огромного удава, проглотившего свою жертву. Очень трудно расположить электронную усилительную аппаратуру в трубке диаметром около 25 миллиметров так, чтобы она надёжно в течение десятилетий работала на большой глубине. К тому же эта трубка должна обладать способностью изгибаться вокруг барабана диаметром немногим более двух метров (210 сантиметров – диаметр шкива кабелеукладочной машины на судне). Ниже мы увидим, как это сделано. Столь малый диаметр глубоководных гибких усилителей получился в результате того, что их спроектировали для передачи сигналов только в одном направлении. Аппаратура, предназначенная для усиления сигналов, передаваемых в обоих направлениях, просто не умещалась в таком усилителе.

В отличие от американских, английские усилители проводят сигналы в обоих направлениях. Бодее того, в них для передачи как в одну, так и в другую стороны установлено по два параллельных усилительных комплекта, один из которых является резервным. Если один из них выйдет из строя, линия будет продолжать работать так же эффективно.

Электронная аппаратура в английских усилителях более современна, чем в американских. Инженеры "Белл Лэбс" использовали уже испытанные типы электронных ламп, хорошо зарекомендовавшие себя в течение ряда лет. Они руководствовались следующим правилом: если отправляешься в путешествие и хочешь, чтобы обошлось без аварий, закажи себе машину по образцу "Ролле Ройса" 1935 года; она гораздо надёжнее самого современного автомобиля, хотя и делает не более 30 километров в час.

В результате нашли следующий компромисс. Американские усилители решили уложить по дну Атлантики и соорудить для этого две линии – одну для передачи сигналов с востока на запад, другую – для. передачи в обратном направлении. Английские усилители двустороннего действия было предложено использовать в прибрежных водах, на небольшой глубине, а также на участке между Ньюфаундлендом и Новой Шотландией, где, разумеется, предусматривалась прокладка только одной кабельной линии. Телефонная связь Новой Шотландии с США и Канадой осуществляется по подземной кабельной линии и по ультракоротковолновой радиорелейной линии.

Следующая проблема, которую предстояло решить, — это выбор трассы линии. Дело в том, что в тот момент Атлантику пересекало не менее двадцати телеграфных кабелей. Весьма важно было проложить телефонный кабель как можно дальше от них. Большинство из них брало начало в юго-западной части Ирландии. Для телефонной линии выбрали трассу, лежащую севернее. Она начиналась в Шотландском городке Обан; таким образом, Ирландия оставалась в стороне.

На западном конце кабель должен выходить на берег у Кларенвилла, на несколько километров севернее места, где сходятся четырнадцать телеграфных кабелей. Линия для передачи из Америки в Европу будет прокладываться первой. Вторая линия пойдёт ещё на 30-35 километров севернее с тем, чтобы в случае необходимости подъёма кабеля на поверхность обеспечить безопасность первой.

Остальные технические детали были уточнены на совместных совещаниях участников предприятия. Несмотря на ряд трудно разрешимых проблем (некоторых из них мы коснёмся в главах XXI и XXII), технический проект общей стоимостью в 14 миллионов фунтов стерлингов был завершён в течение трёх лет, на несколько месяцев раньше назначенного срока.

Общие затраты разделили между Соединёнными Штатами, Англией и Канадой, причём было оговорено, кто какое оборудование поставляет, а также какой объём работ выпадает на долю каждого участника. Вероятно, наиболее дорогой статьёй расходов была поставка ста двух глубоководных усилителей фирмой "Вестерн электрик". Их производство осуществляла специальная фабрика в Хилсайде (штат Нью-Джерси). Почти весь кабель (за исключением 365 километров) изготовили на заводе в Эрите (графство Кент) компании "Сабмарин Кэйблз Лтд".

Британское ведомство связи изготовило жёсткие усилители для мелководного участка Ньюфаундленд – Новая Шотландия и предоставило судно для прокладки кабеля. Кабельное судно "Монарх" – крупнейший корабль, предназначенный для прокладки кабеля. Совершенно очевидно, что любое другое судно того времени не могло бы выполнить работу по прокладке телефонной трансатлантической линии. Даже "Монарх" вынужден был прокладывать каждый из двух кабелей глубоководного участка трассы в три приёма.

Кабельное судно "Монарх"; длина 146 м, ширина 16,7 м; на носу расположены шкивы машины для подъёма кабеля со дна для ремонта

Разумеется, такое крупное инженерное сооружение, как трансатлантическая телефонная кабельная линия, не могло быть заслугой одного какого-либо лица. И хотя ответственность за проект несли президент "Белл Лэбс" Мервин Келли и главный инженер Британского ведомства связи Гордон Радлей, истинными творцами всей системы были сотни инженеров и учёных, имена которых, возможно, никогда не станут известны.

Мы коснёмся в этой книге только основных проблем, отставив в сторону детали, так как они могли бы составить отдельную книгу, которая представляла бы интерес только для узкого круга специалистов (хотя, как утверждал известный художник Чик Сэйл, нет такого специалиста, который не мог бы преподнести свой предмет интересно, если он знает, как это сделать). Прежде всего мы остановимся на основе всей системы – на гибких подводных усилителях, которые по существу и сделали возможной трансатлантическую телефонную связь.

В первой трансатлантической телефонной кабельной линии насчитывается всего сто два глубоководных усилителя, причём пятьдесят один усилитель транслирует сигналы с востока на запад и столько же – в обратном направлении. Усилители расположены на расстоянии около 70 километров один от другого. Вся система представляет собой одно из наиболее совершенных устройств, когда-либо созданных человеком.

Электрическая схема усилителя довольно проста – она примерно такая же, как в радиоприёмнике средней сложности. Каждый усилитель состоит из трёх электронных ламп очень надёжной конструкции и из шестидесяти сопротивлений, конденсаторов и других деталей электрической цепи. Не составило бы большого труда сделать усилитель, устойчиво работающий в обычных условиях на протяжении нескольких лет. Однако для подводных усилителей требования значительно повышаются. Каждый из них является звеном одной цепи. Если он выйдет из строя, система в целом придёт в негодность. В обоих кабелях глубоководного участка линии всего триста шесть электронных приборов и около шести тысяч других деталей. Для того чтобы система надёжно работала в течение двадцати лет, необходимо предъявлять к качеству изготовления каждой детали максимально высокие требования. К счастью, большинство электродеталей почти не поддаётся износу. Сопротивление или катушка индуктивности, выполненные надлежащим образом, практически вечны.

Каждый усилитель должен обеспечить передачу достаточно широкой полосы частот с тем, чтобы по кабелю можно было вести одновременно тридцать шесть телефонных разговоров. Усилитель работает на относительно низких, сравнительно с радиоспектром, частотах (длинные волны) в диапазоне от 12 до 174 килогерц. Человеческое ухо легко могло бы улавливать колебания на нижнем пределе этой полосы – они воспринимались бы в виде тонкого писка[59].

Тридцать шесть каналов, по которым идёт передача, расположены в телефонном усилителе гораздо плотнее, чем в обычном приёмнике, так как для передачи человеческой речи требуется меньший диапазон частот, чем, скажем, для музыки. Но если возникает необходимость, два или три разговорных канала объединяют и используют для передачи музыки.

Чтобы сигнал, затухая, не исчез совсем на протяжении 70 километров кабеля, каждый усилитель должен усилить его по меньшей мере в миллион раз. А так как всего в одном направлении действует пятьдесят один усилитель, то, значит, усиление по всей линии достигает фантастической цифры – миллион, умноженный сам на себя пятьдесят один раз, что означает число, выраженное единицей с 306 нулями!

Попробуем представить себе это число. Назвать его астрономическим нельзя. В астрономии нет такой величины. Количество песчинок на земле? Это слишком малое число, с ним не стоит сравнивать. Даже если бы вся земля была сделана из песчинок, их количество выразилось числом примерно с тридцатью нулями. Количество электронов в космосе? Да, это число несколько больше, но и для его написания достаточно восьмидесяти нулей.

Такая, действительно фантастическая цифра появляется дважды в расчётах, связанных с трансатлантическим кабелем. Это не только общее усиление, которое должны обеспечить усилители по всей длине кабеля по мере прохождения сигнала, но и общие потери энергии на этой дистанции, которые и восполняются усилителями. Вот каким балансом энергии оперировали инженеры, проектируя подводный телефонный кабель. Ещё один яркий пример. Если энергию всех видимых звёзд собрать воедино и направить на Землю, уменьшив в 10^306 раз, то сигнал станет настолько слабым, что его невозможно будет уловить.

Для питания цепей накала и анода электронных ламп в схему подаётся постоянный ток, который проходит по внутреннему проводнику кабеля. К каждому концу линии прикладывается напряжение в 2000 вольт. При этом полярность напряжения на концах кабеля различна, так что суммарная разность потенциалов составляет 4000 вольт.

Более подробно об электронике системы сказано в главе XXI, написанной для тех, кто захочет ознакомиться с этим вопросом детальнее. В равной степени, а возможно и в большей, представляет интерес механическая часть усилителей. Каким образом три электронные лампы и шестьдесят других деталей смонтированы в узкой трубке, которая к тому же обладает способностью выгибаться по шкиву диаметром около двух метров и выдерживает давление почти в полтонны на квадратный сантиметр?

Механическая часть усилителя состоит из семнадцати коротких трубочек, сделанных из прозрачной пластмассы, каждая длиной в 15 сантиметров, гибко сочленённых между собой, так что усилитель в целом может изгибаться по кривой, как вагоны поезда на повороте. Для придания необходимой прочности вся серия пластмассовых трубочек защищена двумя слоями стальных колец, перекрывающих друг друга. Всё это заключено в длинную медную трубку, поверх которой накладывается сначала подушка из нескольких слоев джута, а затем броня из стальных проволок. После того, как усилитель испытан, в него заводят короткие отрезки кабеля – выводные концы и ещё раз окончательно бронируют вместе с кабелем. Усилитель, готовый к укладке на морское дно, выглядит как утолщение на кабеле длиной в 2,4 метра и диаметром, плавно переходящим от 50 к 25 миллиметрам[60].

Ничто не говорит о том, что в утолщении заключено оборудование стоимостью в 20 000 фунтов стерлингов. Такая высокая стоимость объясняется строжайшим отбором деталей – менее одного процента изготавливаемых образцов удовлетворяет всем поставленным требованиям. Большое внимание уделяется упаковке и транспортировке готовых усилителей. В Америке они помещались каждый в отдельный контейнер, предохраняющий от ударов, причём в контейнере поддерживалась постоянная температура. Затем они доставлялись самолётом в Англию, встраивались на заводе в кабель и после этого уже вместе с ним попадали на борт "Монарха".

Так выглядели глубоководные трансокеанские, в частности первые трансатлантические, бронированные телефонные кабели до 1961 года

К изготовлению кабеля предъявлялись столь же высокие требования. Особенно это касается брони. Секции кабеля, погруженные глубоко на морское дно, подвержены меньшей опасности повреждения, чем те, которые лежат в мелководье, вблизи берегов. Береговые кабели могут быть повреждены траулерами, прибоем, якорями и даже морскими животными.

Кабель глубоководной секции имеет наружный диаметр около 30 миллиметров и состоит из десяти слоев, считая от центрального медного проводника до наружного джутового покрова. Интересно отметить, что глубоководный кабель имеет один рудиментарный придаток, как аппендикс у человека, совершенно бесполезный на больших глубинах и оставшийся от первоначального периода развития кабельной техники. На заре подводной телеграфной связи, когда кабель прокладывался в основном на небольших глубинах и нередко в тропических водах, некоторым обитателям океанских просторов пришлась по вкусу изоляция кабеля и это нередко приводило к повреждению линии[61]. Чтобы избежать этого, поверх изоляции спиралью накладывалась тонкая медная лента. Это делается и сейчас, хотя трудно предположить, что на больших глубинах океана водятся животные, способные поедать изоляцию.

Помимо того, что кабель с целью уменьшения потерь энергии должен быть изготовлен из высококачественных материалов, к нему предъявляются также высокие требования в части однородности его характеристик по всей длине. Малейшее отклонение диаметра любого из проводников от номинального значения или смещение внутреннего проводника относительно центра кабеля вызывает помехи.

Кабель изготовлялся в течение двух лет с таким расчётом, чтобы завершить прокладку линии в августе, так как позднее погода в Северной Атлантике становится крайне неблагоприятной. Чтобы успеть к этому сроку, компания "Сабмарин Кэйблз Лтд" построила на берегу Темзы специальный завод и углубила дно около причала с тем, чтобы кабель прямо с завода можно было грузить на судно "Монарх".

Погрузка трансатлантического кабеля в баки "Монарха" непосредственно с завода, расположенного на берегу Темзы. Кабель подаётся по эстакаде с помощью роликов

Участок линии между Ньюфаундлендом и Новой Шотландией также является выдающимся техническим достижением. Между Кларенвиллом и Сидни-Майнс установлено 16 подводных усилителей двустороннего действия, изготовленных компанией "Стандарт Телефоунз энд Кэйблз Лтд". Усилители дают возможность вести одновременно тридцать шесть телефонных разговоров в одном направлении и тридцать шесть в другом. В направлении запад-восток передача ведётся на частотах от 20 до 260 килогерц, в направлении восток-запад – на частотах от 312 до 552 килогерц. Таким образом, возможность влияния встречных передач друг на друга исключена[62].

После усиления сигналы одного и другого направлений как бы сортируются электрическими фильтрами. Итак, на участке между Ньюфаундлендом и Новой Шотландией тридцать шесть каналов одного направления и тридцать шесть – другого расположены рядом и организованы по одному кабелю, в то время как в Атлантике кабели восточного и западного направлений разнесены на расстояние почти сорок километров один от другого.

Кабельная линия длиной около 100 километров пересекает Ньюфаундленд по суше и идёт от Кларенвилла на восточном побережье до Терренсвилла на западном. На этом участке кабель надо было прокладывать в труднодоступной местности через каменные нагромождения, часто при низкой температуре. И сухопутная прокладочная группа, должно быть, завидовала команде "Монарха", которая лишь следила за вытравливанием кабеля в океан во время беспрепятственного движения корабля через Атлантику.

Чтобы закончить эту главу, проследим ради любопытства, какие изменения претерпевает человеческий голос на пути, скажем, из Нью-Йорка в Лондон.

Звуковые волны, возбуждаемые гортанью и голосовыми связками говорящего человека, вызывают колебания мембраны микрофона; последняя давит на зёрна угольного порошка, контакты между которыми становятся то более, то менее плотными. При пропускании через порошок постоянного тока, в результате изменения давления, сопротивление порошка то уменьшается, то увеличивается. В цепи возникают колебания электрического тока, соответствующие колебаниям мембраны. При этом человеческая речь преобразуется в электрические колебания примерно той же частоты – от 300 до 3000 герц.

Эти колебания передаются через местную телефонную сеть на междугородную телефонную станцию в Уайт Плэйнс, расположенный в 50 километрах севернее Нью-Йорка. Здесь эти колебания впервые попадают в коаксиальный кабель, по которому одновременно ведутся десятки других разговоров, и преобразуются в высокочастотные колебания, не воспринимаемые слухом. Так, при помощи электромагнитных волн высокой частоты осуществляется передача по кабелю. Подобно этому происходит трансляция в эфире человеческой речи или музыки посредством радиоволн.

Интересно, что через 500 километров, в Портленде (штат Мэн), электромагнитные волны из кабеля действительно переходят в эфир, претерпевая при этом ещё одно частотное преобразование.

Дальнейшая передача от Портленда идёт по радиорелейной линии связи, от вышки к вышке, с частотой примерно 4000 мегагерц (т. е. 4 миллиарда герц), что соответствует волнам длиной 7-8 сантиметров, подобным тем, которые используются во многих радиолокационных установках. Ультракороткие волны пересекают штаты Мэн, Нью-Брунсуик и территорию Новой Шотландии, проходят расстояние в общей сложности около 1100 километров и достигают местечка Сидни-Майнс, расположенного на берегу залива Святого Лаврентия, как раз напротив острова Ньюфаундленд. Здесь кабель уходит под воду, неся волны, преобразованные до частот 20-260 килогерц.

Шестьсот километров сигналы идут по одному коаксиальному кабелю через шестнадцать усилителей двустороннего действия, расположенных через равные интервалы. Причём каждый телефонный разговор проходит совершенно независимо от тридцати пяти других разговоров, передаваемых параллельно с ним, и тридцати шести разговоров, идущих навстречу. Всё это обеспечивается предоставлением для каждого телефонного разговора своего частотного канала.

Рельеф дна океана на трассе первого трансатлантического телефонного кабеля ТАТ-1

На этом участке максимальная глубина прокладки кабеля составляет 360 метров. Затем сигналы на тех же частотах передаются в Кларенвилл, где начинается трансатлантический двухкабельный участок магистрали. На протяжении 3600 километров, иногда погружаясь на глубину до 4200 метров, сигналы идут по одному из кабелей (южному), проложенных по дну Атлантики. На этом пути сигналы пятьдесят один раз многократно усиливаются для того, чтобы достичь противоположного берега без потерь.

В девятистах километрах от британских берегов сигналы пересекают район подводных скал, известный под названием "банка Роколл", на протяжении тысячи метров следуют по нему, а затем опять уходят глубоко на дно океана. В 370 километрах от шотландского побережья начинается подъём морского дна, сначала резкий, а потом медленный, и, наконец, у небольшого городка Обан кабель выходит на поверхность. Впереди ещё 900 километров пути, но трудности уже позади. Дальше сигналы идут по коаксиальному кабелю, без помех достигают Глазго и, наконец, Лондона. Нет необходимости описывать их преобразование в человеческую речь, так как всё это следует в обратном порядке, вплоть до того момента, когда вибрирующая мембрана воспроизведёт человеческий голос, примерно так же, как это было во времена Грэхема Белла почти девяносто лет назад.

Потребовалось примерно две-три минуты, чтобы описать путь, который преодолевает человеческое слово, переданное из Нью-Йорка в Лондон. Для передачи же одного слова требуется в настоящее время не более одной десятой доли секунды. Как далеко шагнула техника! Ведь когда-то приветствие самой английской королевы Виктории американскому президенту Бьюкенену шло шестнадцать часов…

XXI. НЕМНОГО ОБ ЭЛЕКТРОНИКЕ

Эта глава предназначена для тех читателей, которые имеют представление об электронике, а также желание несколько подробнее ознакомиться с решением некоторых вопросов, возникших при прокладке трансатлантического телефонного кабеля. В то же время большая часть материала, излагаемого в настоящей главе, не столь уж трудна и для остальных читателей, если они, конечно, пожелают дочитать книгу до конца.

Что касается подводных усилителей, то наибольшую трудность представляет обеспечение надёжности и долговечности их работы. Рано или поздно каждый усилитель выходит из строя и должен быть заменён. Причём затраты, связанные с простоем системы связи, посылкой кабельного судна, заменой повреждённого усилителя, чрезвычайно велики. Трансатлантическая телефонная система рассчитана на двадцать лет и каждая деталь электрической цепи до установки была подвергнута всесторонним испытаниям.

Одну из причин, которые могут вызвать повреждение, обнаружил человек, работавший в области телефонной связи, но не имевший никакого отношения к проекту подводного кабеля. Он открыл явление, ранее никому неизвестное, связанное с образованием так называемых "усов". При определённых условиях на олове и других металлах появляются тонкие, как волос, образования, похожие на усы; соединившись, они могут вызвать короткое замыкание.

Открытие было сделано в 1951 году. Вероятно, сотни людей замечали это и раньше, но, принимая усы за плесневые наросты, снимали их, не придавая им значения. К счастью, "усы" обнаружили до того, как трансатлантическая телефонная линия была сооружена; целые партии электронных ламп пришлось выбросить, так как имевшиеся в них выводные концы были покрыты оловом.

Это, между прочим, не единственное из необычных качеств олова. При низких температурах оно обладает способностью превращаться в порошок; когда капитан Скотт и его спутники на обратном пути с Южного полюса пришли на свою базу, они нашли керосиновые бидоны пустыми. Из-за мороза олово в местах пайки раскрошилось, и драгоценное в полярных условиях горючее вытекло. Смельчаки, измученные, лишённые тепла и горячей пищи, погибли.

В следующих главах будет рассказано о мерах предосторожности, которые предпринимались для предотвращения механических и электрических повреждений; осуществлялся строжайший отбор материалов; производство и сборка происходили в условиях полной стерильности.

Лаборатории Белла ещё в тридцатых годах начали всесторонние испытания электронных ламп. К моменту начала прокладки кабеля инженеры имели возможность убедиться в надёжной работе ламп на протяжении 17 лет. Вот почему американские инженеры применили для подводных усилителей лампы модели тридцатых годов.

В каждом усилителе трансатлантического кабеля установлено по три пентода с напряжением на аноде 50 вольт и напряжением накала 18 вольт. Разность потенциалов между ньюфаундлендским и шотландским концами кабеля, необходимая для дистанционного питания всех последовательно включённых в линию усилителей, — 4000 вольт. Все 306 ламп усилителей обоих направлений составляют единую систему, и, если хоть одна лампа выйдет из строя, связь будет нарушена.

Но рано или поздно это случится. Тогда возникнет вопрос, как обнаружить место повреждения в кабеле длиной 3600 километров. Если бы речь шла о линии без усилителей, то задача не представляла бы трудности. Метод определения места повреждения известен давно, но, к сожалению, в данном случае он неприменим.

Инженеры нашли оригинальный способ обнаружения повреждений кабельной линии с усилителями. В цепь обратной связи каждого усилителя включается кристалл, который настроен в резонанс на очень узкую полосу частот (100 герц), расположенную несколько выше рабочего диапазона. Для каждого усилителя выбрана своя полоса. Схема построена так, что усиление усилителя в резонансной полосе возрастает почти на 3 непера, что влечёт за собой появление на выходе усилителя "пика" шума, который, не попадая в рабочий диапазон частот, может быть обнаружен специальными приборами на приёмных концах линии.

Если все усилители исправны, то станция уловит "пики" шумов, соответствующие каждому из них. Но если один усилитель выйдет из строя, будут обнаружены "пики" только тех усилителей, которые расположены между местом повреждения и приёмной оконечной станцией. С целью осуществления такого контроля необходимо одно условие – вся линия в целом должна пропускать ток дистанционного питания, даже если какая-то лампа выйдет из строя, с тем, чтобы работали исправные цепи. Для выполнения этого условия в каждом усилителе устанавливается газоразрядная лампа, которая зажигается и пропускает ток питания в случае выхода из строя электронной лампы. Система в целом не сможет транслировать речь, однако испытательные цепи будут функционировать.

Любопытно, что метод обнаружения дефектных усилителей позволил также определять температуру на океанском дне. Кристаллы, включённые в усилители, поддаются температурным изменениям и при этом изменяют пропускаемую частоту. И хотя изменению окружающей температуры на 1° соответствует изменение частоты всего на 1 герц, эти изменения могут быть обнаружены береговой станцией.

Схема усилителей, применённых в трансатлантической линии, весьма сложна. Усиление усилителя возрастает от 2,3 непера на частоте 20 килогерц до 6,9 непера на частоте 160 килогерц так, чтобы полностью компенсировать затухание предыдущего участка кабеля на всех частотах.

Однако, несмотря на все расчёты и испытания, выполненные в лабораториях, характеристики тракта, состоящего из усилителей, уложенных на морское дно вместе с секциями кабелей, несколько меняются. Частично это происходит из-за разницы в температуре и давлении, но иногда изменения трудно объяснить только этими факторами и их обозначают термином "эффект прокладки", природа которого до конца ещё не изучена.

Малейшее изменение характеристик может привести к увеличению шумов в каналах, так как помехи по всей длине линии усиливаются вместе с полезным сигналом; поэтому характеристики необходимо корректировать уже на проложенной линии. Проще всего это можно было бы сделать, отрегулировав последующий усилитель в соответствии с предыдущим, но дело в том, что готовый усилитель герметизирован, покрыт бронёй и его схема недоступна каким-либо воздействиям; изменить в ней что-либо невозможно.

Для решения задачи в систему введён дополнительный элемент цепи – выравниватель. В его схеме – сопротивления, конденсаторы и катушки индуктивности. Они заключены примерно в такую же оболочку, как и усилители. Всего в обоих кабелях трансатлантической линии установлено четырнадцать таких выравнивателей.

Английские усилители двустороннего действия заключены в массивный корпус длиной в 2,75 метра и диаметром 250 миллиметров. В каждый из них вмонтированы три электродные лампы – пентоды, спроектированные исследовательской станцией Британского ведомства связи в Доллис Хилл. Их внутреннее сопротивление в шесть раз меньше, чем у американских пентодов, что получено за счёт более тесного расположения электродов; это повышает вероятность повреждения ламп. Для увеличения надёжной работы в усилителях предусмотрено резервирование ламп и других элементов схемы.

В секции кабеля Ньюфаундленд-Новая Шотландия применён остроумный способ обнаружения дефектных усилителей. Метод основан на принципе работы радиолокационной установки. По линии посылается импульс, и каждый усилитель отвечает на него своим собственным "эхо". В трансатлантической секции кабеля этот принцип неприменим, так как каждый из двух кабелей передаёт сигналы только в одном направлении.

Вот в основных чертах и все, чего следовало бы коснуться в этой главе. Остаются ещё два момента, которые мы лишь слегка затронули. Каждый из них заслуживает отдельной главы. Первый касается методов производства, второй – перенесёт нас на борт кабельного судна "Монарх", идущего из Шотландии в Америку и опускающего за борт свой бесценный груз.

XXII. ИЗГОТОВЛЕНИЕ УСИЛИТЕЛЕЙ

Сам я никогда особенно не интересовался, как изготовляются те или иные предметы и механизмы. Меня больше интересует, как они работают. Однако речь идёт о трансатлантической телефонной линии, и тут я вынужден изменить своё мнение: процесс производства подводных усилителей настолько интересен, что его нельзя обойти.

В современном мире найдётся немного изделий, которые вручаются потребителю с гарантией их совершенства в работе и абсолютной надёжности, хотя бесспорно, что одно изделие должно быть надёжнее, чем другое, — нельзя, например, предъявлять одинаковые требования к парашюту и к приспособлению для открывания консервных банок.

Большинство фирм выработало свои методы контроля, которые определяются характером товара. Так, при массовом производстве несложных изделий нет необходимости тщательно проверять каждое из них, ибо это может привести к тому, что испытание изделий обойдётся дороже их изготовления. Стоимость обыкновенного сопротивления ценой в шиллинг возрастёт в десять раз, если каждый экземпляр подвергнуть испытанию. Гораздо проще допустить незначительный процент брака с последующей заменой покупателю бракованного экземпляра.

Американские гибкие усилители изготовлялись на специальном заводе, построенном компанией "Вестерн Электрик" в Хиллсайде, штат Нью-Джерси. Ни на одном предприятии, исключая, пожалуй, предприятия, занятые в области атомной энергии, ракетостроения, фармакологии, не предъявляются такие строгие требования к чистоте рабочих мест. Завод имеет систему кондиционирования воздуха, при постоянном контроле его температуры и влажности. Давление внутри рабочих помещений несколько выше, чем снаружи, дабы предотвратить попадание в них пыли.

Рабочие и служащие завода "фильтруются" так же основательно, как и воздух, попадающий в помещения. Они проходят тщательную проверку, а потом специальную подготовку в той области, в которой им предстоит трудиться. Все рабочие завода одеты в белую форму из орлона и напоминают врачей, занятых в клинике.

На этом заводе изготовляются почти все детали глубоководных усилителей. На стороне делаются только стальные кольца и медные трубы. На первый взгляд трёхметровая медная труба с диаметром 45 миллиметров и толщиной стенки не более 0,8 миллиметра в изготовлении не представляет ничего сложного. Но лишь одна фирма согласилась поставлять их, обеспечивая нужную степень точности. И то первая партия труб была забракована заказчиком на 99 процентов из-за нарушения допусков. Только после замены части оборудования брак сократился до 50 процентов. Этот пример, конечно, исключение, но и к другим деталям усилителей предъявлялись столь же высокие требования.

К сборке обычно допускалось не более 80 процентоп изготовленных катушек индуктивности, 65 процентов сопротивлений, ещё меньший процент конденсаторов, хотя все они были сделаны по высокому классу точности. В течение полутора дней вручную наматывались некоторые типы катушек – машины не могли выполнить эту работу с достаточной точностью.

Соединённые между собой электрические детали укладывались в определённом порядке в семнадцать сочленённых цилиндриков из прозрачной пластмассы; цилиндрики, в свою очередь, заключаются в надёжный кожух. Окончательно собранный усилитель подвергался тщательным испытаниям на водонепроницаемость, так как ему предстояло выдерживать давление воды в сотни килограмм на квадратный сантиметр в продолжение по меньшей мере двадцати лет.

Испытания на герметичность проводились с применением газа гелия под давлением, которое на 25 процентов выше давления на морском дне. Атомы гелия, обладающие большой проникающей способностью, улавливались специальным детектором, известным под названием "масс-спектрометр". На тот случай, если незначительное количество влаги всё же просочится через оболочку усилителя, внутри него устанавливался поглотитель – эксикатор. Но эксикатор не должен открываться для приёма влаги до тех пор, пока "нутро" усилителя не будет просушено и надлежащим образом изолировано от окружающей среды. Для того чтобы убедиться в том, что эксикатор открылся, к стенке усилителя прикладывают чувствительный микрофон, с помощью которого улавливают звук открывания эксикатора в момент испытания усилителя на герметичность.

После того как наложен последний герметизирующий слой, усилитель вновь подвергается испытаниям на непроницаемость. Сложность их в том, что усилитель уже нельзя вскрыть, а значит, и посмотреть на результаты испытаний.

На помощь приходит раствор соли радиоактивного изотопа цезия-134. Под давлением в несколько сот атмосфер в течение шестидесяти часов он нагнетается в усилитель. Проникание раствора внутрь усилителя фиксируется счётчиком Гейгера. Радиоактивные испытания включали множество мелких точно рассчитанных по времени операций. Порядок этих испытаний наговорен на магнитную плёнку. Всякий раз, когда шли испытания, воспроизводилась запись на плёнке и техники следовали указаниям диктора. Это был прекрасный способ обеспечить точную последовательность операций, но группе, проводившей испытания, по-видимому, было несколько утомительно слушать запись в сотый раз.

Английские жёсткие усилители изготовляются с неменьшей тщательностью, чем американские. Многие детали в них покрыты золотом во избежание преждевременного износа. Таким образом, два ценнейших элемента – золото и радиоцезий – используются в трансатлантическом подводном кабеле.

Однако, несмотря на тщательность исполнения и строгий контроль, усилители, как, впрочем, и всё, что сделано руками человека, не могут быть абсолютно совершенными. Кроме того, сама трансатлантическая телефонная связь и особенно поведение кабеля глубоко на морском дне таят много неизвестного. Кто знает, как долго прослужат электронные лампы, хотя они рассчитаны на пять тысяч часов работы? Возможно, в один прекрасный день выйдет из строя сопротивление или катушка индуктивности. Когда это случится – сейчас сказать трудно.

XXIII. ГОЛОС ИЗ-ЗА ОКЕАНА

Много времени прошло с тех пор, как главный инженер Британского ведомства связи решил, что изобретение Грэхема Белла получит весьма ограниченное применение. В лабораториях этого ведомства в конце тридцатых годов были созданы подводные усилители. Впервые подводный усилитель был встроен в телефонный кабель, проложенный в Ирландском море между островами Англси и Мэн, в 1943 году. В последующие годы немало усилителей было уложено между Англией и континентом, в том числе семь – на линии Англия-Норвегия в 1954 году. Эта 600-километровая линия явилась как бы последним этапом пути к прокладке трансатлантического телефонного кабеля.

Как уже упоминалось в предыдущих главах, англичане должны были предоставить судно для прокладки кабеля и разработать проект сооружения линии. Британское ведомство связи, казалось бы ничего общего не имеющее с морским флотом, ещё в 1870 году стало владельцем морского судна "Монарх" грузоподъёмностью в 500 тонн. После этого было ещё два "Монарха"; последний затонул в конце второй мировой войны, уничтоженный немцами.

Кроме "Монарха", Британское ведомство связи потеряло во время войны небольшое кабельное судно "Алерт", погибшее при трагических обстоятельствах. Оно занималось прокладкой кабеля во Францию. Внезапно береговая станция обнаружила, что кабельная линия бездействует и судно не отвечает на сигналы. Корабль, посланный на розыски, обнаружил недалеко от берегов Франции выступающую из воды мачту с английским флагом и международным сигналом о том, что судно занято прокладкой кабеля[63]. Судя по всему, несмотря на сигнал, судно торпедировала немецкая подводная лодка и затопила его.

Современный "Монарх" был построен в 1946 году. Его водоизмещение – 8050 тонн. "Монарх" – самое большое кабельное судно в мире[64]; он способен принять на борт 2400 километров глубоководного кабеля. На судне четыре тенка – круглых трюма диаметром по 12,5 метра; в каждый из тенков укладывается более тысячи тонн кабеля. До сооружения трансатлантической телефонной линии "Монарх" уже использовался на прокладке многих кабелей. При этом прокладка велась не только Англией, но и другими странами. Некоторые кабели предназначались не для связи, а для передачи электрической энергии. Подводные силовые кабели приобрели большое значение в связи с тем, что Англию и европейский континент предполагается связать единой энергетической системой[65]. В числе кабелей, проложенных "Монархом", в частности, 2800-километровый подводный кабель, соединяющий ракетный испытательный центр Военно-воздушных сил США в Патрик Бэйс во Флориде со станциями наблюдения в Южной Атлантике. Когда были запущены американские спутники Земли, именно по этому кабелю сообщались данные о траектории их движения.

Укладка кабеля и двусторонних усилителей в тенксах "Монарха"

Сейчас прокладка подводного кабеля не связана с такими трудностями, как во времена "Грейт Истерна". Открытия и изобретения учёных и инженеров значительно облегчили эту задачу. Так, с помощью эхолота капитан получает чёткое представление о глубинах и профиле дна. Радиолокатор даёт возможность обнаружить приближающийся беper в плохую погоду или тёмной ночью. Для кабельного судна очень важно строго следовать заданным курсом и точно знать своё местонахождение в море. При прокладке трансатлантического кабеля цепь радионавигационных передатчиков, установленных в Ньюфаундленде, систематически посылала сигналы, которые принимались локаторной установкой судна и позволяли определять его положение в море с точностью до нескольких метров.

Для выполнения такой необычной и дорогостоящей операции, как прокладка четырёх тысяч километров телефонного кабеля с гибкими усилителями, нужна была генеральная репетиция, которая и была проведена у берегов Испании весной 1955 года. На "Монархе" пришлось реконструировать судовой вытравливающий механизм, так как гибкие усилители не могли двигаться по окружности барабана с радиусом около метра. Затем оборудование вновь подвергли испытаниям; производились замеры характеристик кабеля и усилителей; результаты измерений сравнивались с лабораторными данными.

Английские жёсткие усилители испытывались в 75 километрах западнее Кадиса, на глубине 300 метров, гибкие американские усилители – в Атлантическом океане, на глубине около пяти километров. На дно была уложена кабельная петля длиной в 75 километров, и по ней вели испытательные передачи.

Когда все испытания закончились, приступили к прокладке кабеля. Если бы удалось проложить все 4000 километров подводного кабеля за один рейс, это было бы идеально. Но на борт следовало взять и усилители, так что погрузить весь кабель не представлялось возможным. Кабель прокладывали, что называется, в несколько заходов.

28 июня 1955 года "Монарх" отошёл от берегов Ньюфаундленда, имея на борту первую секцию кабеля № 1 (предназначенного для передачи с запада на восток) длиной 370 километров, с мощной бронёй. Местоположение конца этой секции кабеля по окончании её прокладки отметили массивным буем, и затем судно направилось в Англию за главной глубоководной секцией. Когда вернулись к месту, отмеченному буем, а это было уже в середине августа, оказалось, что цепь, крепящая конец кабеля к бую, оборвалась; три дня ушло на поиски лежавшего на дне конца кабеля. Но это для кабельных судов обычная операция, ибо такие случаи нередки.

Необычной процедурой была укладка гибких подводных усилителей; во время прохождения их через вытравливающий механизм и кормовые шкивы судно убавляло ход с шести узлов до двух. Но, пожалуй, самая сложная операция – установка в общую систему выравнивателей, о которых уже упоминалось в предыдущих главах. Они монтируются с интервалом в несколько сот километров с тем, чтобы корректировать незначительные отклонения от расчётных значений электрических характеристик кабеля после погружения его на морское дно. Иными словами, выравниватели нужны для того, чтобы баланс потерь и усилений электрических сигналов по длине линии оставался постоянным. Поэтому до тех пор, пока определённая часть кабеля не уложена на морское дно и не проделаны соответствующие измерения, нельзя определённо сказать, в каком именно месте следует устанавливать выравниватель.

Команда всегда должна быть наготове, чтобы после определения места сразу же встроить выравниватель в секцию кабеля. Операция эта довольно трудоёмкая. В местах его соединения с кабелем необходима надёжная полиэтиленовая изоляция; затем кабель и выравниватель вместе покрываются бронёй. В зависимости от погоды эта операция длится 10-12 часов.

Между прочим, если говорить о погоде, то в целом она благоприятствовала прокладке кабеля.

Вторая секция кабеля № 1 кончилась на расстоянии около 1000 километров от Шотландии, у банки Роколл. Она представляет собой возвышающийся над морем кусок скалы, на котором едва ли побывала дюжина человек. Вокруг неё всегда кипит бешеный прибой, и приблизиться к скале невозможно. Вскоре после второй мировой войны английский Военно-морской флот высадил на эту скалу с вертолёта несколько моряков и формально присоединил территорию банки Роколл к империи, на что, надо сказать, единственные обитатели скалы – чайки – совершенно не реагировали.

Не удивительно, что когда "Монарх" вернулся к банке со следующей секцией кабеля, оставленного буя не было и в помине (позднее он был обнаружен в девятистах километрах от банки Роколл на пути к Северному полюсу). И снова началась поимка кабеля, которая отняла несколько дней.

Наконец, 26 сентября 1955 года кабель достиг Шотландии. С этого момента Ньюфаундленд мог вести телефонные передачи в Европу, но Европа ещё не могла отвечать.

Невидимая нить соединила два совершенно различных города. Кларенвилл – небольшое местечко с населением в 1500 человек, расположенное в пятнадцати километрах от аэропорта Гандер. Видимо, в прошлом это был оживлённый рыбацкий посёлок, но со временем утратил своё значение как центр рыболовства. Инженеры с радостью остановили на нём свой выбор, так как здесь кабелю не угрожали ни якоря, ни тралы. Обан, наоборот, — курортный, очень оживлённый, особенно в летнее время, город; расположенный в наиболее красивой части Шотландии, он окружён живописными холмами и амфитеатром спускается к морю.

Поскольку прокладка кабеля в Атлантике возможна только в летние месяцы (и то не всегда), работа в 1955 году на этом была окончена. Предприятие оживилось вновь 18 апреля 1956 года, когда началась прокладка 550-километровой секции кабеля на участке Ньюфаундленд-Новая Шотландия (Терренсвилл-Сидни-Майнс). На этом участке укладывались жёсткие усилители; в момент их укладки судно останавливалось и стояло до тех пор, пока 540-килограммовый усилитель, поднятый из тенкса, не достигал морского дна. В начале мая 1956 года прокладка секции была закончена, и "Монарх" вернулся в Англию, чтобы затем приступить к прокладке глубоководного кабеля № 2.

Прокладка второй атлантической линии – с востока на запад – велась так же, как и кабеля № 1, т. е. тремя секциями, но только в обратном порядке. Погода на сей раз была ещё более благоприятной. Операцию закончили 14 августа 1956 года, спустя девяносто лет и восемнадцать дней после того, как "Грейт Истерн" закончил прокладку трансатлантического телеграфного кабеля.

Официальное открытие кабельной линии состоялось 25 сентября 1956 года. В 11 часов дня председатель правления Американской телефонно-телеграфной компании поднял трубку и сказал: "Говорит Крэйг из Нью-Йорка. Попросите, пожалуйста, мистера Хилла из Лондона". На другом конце Атлантики, где в то время было 4 часа дня, Хилл ответил: "Это вы, мистер Крэйг? Я рад услышать ваш голос".

Вот и всё! С этого момента одно из технических чудес XX века стало обычным явлением. Когда одного абонента спросили, каково его мнение о новой линии связи, он был немало удивлён, так как просто не задумывался над этим. Он ещё более удивился, когда узнал, что его голос передаётся не по радио, а по подводному кабелю…

А в это время учёные и инженеры, создавшие систему трансатлантической телефонной связи, уже планировали разработку нового, более совершенного подводного кабеля.

XXIV. БУДУЩЕЕ

Усовершенствование кабелей и разработка надёжной конструкции подводных ламповых усилителей обусловили значительный прогресс в области трансокеанской связи.

Успех, быстро завоёванный первым трансатлантическим телефонным кабелем 1956 года, способствовал прокладке буквально вслед за ним ряда трансатлантических и тихоокеанских телефонных кабельных линий, в частности, в 1957 году между Калифорнией и Гавайскими островами (линия "Пасифик Войсвей") и в 1959 году второй трансатлантической линии между Ньюфаундлендом и Францией.

Рано или поздно в подводной телефонной связи, безусловно, найдёт применение транзистор, функционирующий как электронная лампа. Имея в виду широкое распространение, которое получили транзисторы за последние годы, кажется удивительным, почему они не использованы ещё в подводной телефонной связи. Казалось бы, кристаллы не занимают много места, не требуют большого напряжения и мощности и применение их приведёт к сокращению размеров и веса усилителя в целом.

Вероятно, это объясняется некоторым консерватизмом, с которым подошли к проектированию первого трансатлантического телефонного кабеля. Электронные лампы испытывались в течение двадцати лет, а первые транзисторы выходили из строя, подвергшись малейшему влиянию влаги. Кто мог дать гарантию, что они будут надёжно работать в океане в течение пяти, десяти или, скажем, пятнадцати лет?…

В принципе вполне возможно, что транзистор, будучи усовершенствованным, окажется более долговечным, чем электронная лампа. Каждая лампа во время работы выделяет значительное количество тепла; полупроводниковый прибор, с тремя или четырьмя проводами, подсоединёнными к нему, остаётся совершенно холодным. Поэтому, если его тщательно изготовить и надёжно изолировать от внешней среды, маловероятно, что с ним что-нибудь может случиться. А с точки зрения износа он практически вечен.

В будущем срок службы усилителей, сконструированных на полупроводниковых приборах, будет, видимо, измеряться не двадцатилетиями, а веками.

Коль скоро подводная телефонная связь через Атлантику установлена, естественно предположить, что следующим шагом будет передача телевизионных программ. Но шаг этот настолько велик, что, видимо, пройдёт много лет, прежде чем он будет сделан.

Главным препятствием, как и в случае, когда телеграф сменился телефоном, является ширина полосы используемых частот. Изображение само по себе – явление более сложное, чем звук. Если сравнить частоту звуковых колебаний и частоту колебаний, необходимых для удовлетворительной передачи изображения, то можно написать следующее соотношение:

1 телевизионный канал = 1000 телефонных каналов.

Таким образом, потребовалось бы 20 или 30 трансатлантических телефонных систем, чтобы осуществить передачу одной телевизионной программы. Очевидно, что это повлекло бы за собой большие неоправданные затраты. Видимо, проблему телевизионной связи через Атлантику следует решать другим путём и, в частности, с помощью радио, несмотря на то, что ионосфера иногда является причиной помех при радиосвязи.

Интересно, что, когда началось проектирование трансатлантического телефонного кабеля, радиоинженеры приступили к серии опытов по передаче волн на значительные расстояния без отражения от ионосферы. Новый способ получил применение и стал известен как способ "рассеивающего распространения"[66]. Он будет более понятен, если объяснить его на примере из области оптики или, вернее, провести аналогию с ней.

Предположим, что в небо, на облака, направлен луч мощного прожектора. Тогда с помощью этого прожектора сигналы азбуки Морзе могут быть переданы на большое расстояние, по существу, в пределах видимости облаков. Ну а если представить себе, что облака не отразили луч и он ушёл в бесконечность? Тогда он будет невидим, и использовать его для передачи сигналов нельзя. Но так кажется только на первый взгляд. С помощью чувствительных приборов можно уловить след этого луча.

Данный принцип используется при радиосвязи способом "рассеивающего распространения". Антенная система передающей станции излучает в небо мощные радиосигналы. И только незначительная часть сигналов достигает приёмной станции.

Через несколько лет мы, видимо, окончательно сможем судить об этом способе передачи. Тем не менее, решение проблемы передачи сигналов телевидения надо искать в другом направлении; оно заключается в применении искусственных спутников Земли. Когда высоко в небе установят рефлектор, изготовленный человеческими руками, мы не будем зависеть от влияний ионосферы и сможем обеспечить надёжную связь между двумя любыми точками земного шара.

Такие спутники, играющие роль рефлекторов радиоволн, представляются в виде баллонов диаметром в несколько десятков метров, окрашенных для лучшего отражения металлической краской. Их можно будет вывести на орбиту с помощью обычных ракет. Днём спутники были бы видны невооружённым глазом, так как высота их сравнительно невелика, а ночью наблюдались бы в виде ярких звёзд.

Идея запуска спутников-радиорефлекторов привлекательна своей простотой, и её можно было бы осуществить сегодня же, если бы не один её серьёзный недостаток. Дело в том, что на небольшой высоте, порядка 800 – 1500 километров, спутники двигались бы с колоссальной скоростью и делали бы оборот вокруг Земли менее чем за два часа. Использовать их как рефлекторы радиоволн было бы просто невозможно. Этого можно избежать, если сделать вокруг Земли кольцо из радиоспутников, но такое кольцо будет серьёзной помехой для запуска ракет и других летательных аппаратов в космос. По этим причинам изложенная идея неосуществима.

Проблема решается просто, если спутники-радиорефлекторы поднять на орбиту, проходящую на высоте 36 000 километров от экватора. Оборот спутника вокруг Земли на этой орбите займёт 24 часа, т. е. практически спутник будет неподвижен относительно определённой точки Земли. Три спутника, расположенных по орбите на равном расстоянии один от другого, вполне обеспечат радио- и телевизионную связь на всём земном шаре. На Земле не будет такой точки, из которой не был бы виден хотя бы один спутник.

Рисунок из публикации А. Кларка, в которой он изложил идею о комбинации 3-х геостационарных спутников

Такие спутники уже не играли бы роли пассивных рефлекторов. Их следует оборудовать различной аппаратурой и, в первую очередь, усилительной, для обеспечения качественной ретрансляции на Землю. К сожалению, человечество пока ещё не в состоянии обеспечить работу постоянно действующих станций на столь далёкой орбите. Но нет сомнения, что это будет сделано до того, как трансатлантический телефонный кабель отпразднует своё двадцатилетие.

Для дальней связи будут использованы волны всех частот, которые смогут проникнуть через ионосферу[67]. Диапазон частот настолько увеличится, что станет возможно вести передачу по тысячам телевизионных каналов. В будущем это приведёт к единой системе радио и связи на всей Земле.

Лорды Адмиралтейства, которые были в общем-то неглупыми людьми, в 1820 году не смогли увидеть преимуществ электрического телеграфа как средства связи, по сравнению с устаревшей системой семафоров между Портсмутом и Уайтхоллом. В те времена не смогли понять, что телеграф основан на совершенно ином принципе.

Распространение радио и телевидения есть не что иное, как продолжение этого прогресса. Человеческое общество совершенствует свою "нервную систему", стараясь "чувствовать" каждую часть своего организма. Связь и есть та нервная система, которая позволяет знать, что делается в данный момент в любой части мира.

Мы ещё далеки от создания единой системы связи на земле, но рано или поздно придём к этому. И может быть, подводный трансатлантический кабель, о котором мы говорили в настоящей книге как о большом техническом достижении, будет вытеснен другим, более совершенным средством связи. Но нет сомнения, что ещё много десятилетий он будет верно служить человечеству.

Нередко учёные, совершая то или иное открытие, не знают, к каким практическим результатам оно приведёт. В настоящей книге дано достаточно примеров этого. Заканчивая её, хотелось бы привести слова английского электротехника профессора Уильяма Эйртона, который отчётливо представлял себе будущее средств связи.

15 февраля 1897 года в лондонском Королевском обществе на лекции по основам подводной телеграфной связи Эйртон сказал следующее:

"Нет сомнения, что придёт день, когда мы все будем забыты, а медную проволоку, гуттаперчевую изоляцию и стальную броню поместят в музей антикварных вещей. В будущем, если кто-нибудь захочет поговорить со своим другом, он свяжется с ним посредством совершенных аппаратов, работающих с помощью электромагнитных колебаний, и тут же получит ответ. «Где Вы находитесь?» – спросит он. «Я на дне угольной шахты», — последует ответ; или «Я пересекаю Анды», или «Я посреди Тихого океана». А может быть, ответа не будет, и тогда станет ясно, что друг в беде".

Так представлялось будущее учёному XIX века. А будущее, которое многие из вас увидят собственными глазами, принесёт куда более совершенные средства связи. И хотят этого некоторые из нас или нет, но связь настолько сократит расстояния, что все люди Земли станут близкими соседями.

Послесловие Д. Л. Шарле

Через любой океан

Артур Кларк написал "Голос через океан" в 1957 г. и внёс несколько дополнений в последнюю главу при переиздании книги в 1959 г. Он закончил рассказ тем временем, когда с успехом были доказаны возможность и преимущества телефонной связи через океан по проводам. Последующие годы ознаменовались бурным расцветом трансокеанской подводной телефонии. За первой трансатлантической телефонной линией ТАТ-1 последовала в 1957 г. первая тихоокеанская линия между Сан-Франциско и Гонолулу на Гавайских островах. Эта линия так же, как и ТАТ-1, двухкабельная, рассчитанная на уплотнение 36 каналами связи в спектре частот 20-164 кгц. Однако она длиннее, чем ТАТ-1, на 400 км, и каждый кабель содержит уже не 51, а 57 гибких усилителей.

В течение почти тридцати лет между двумя полушариями одновременно вели радиотелефонные разговоры не более нескольких десятков абонентов. Сооружение первого трансатлантического телефонного кабеля практически удвоило переговорные возможности и… этого сразу же оказалось мало. В который раз оправдалась поговорка об аппетите, который приходит во время еды. Через три года после первой была проложена вторая трансатлантическая телефонная линия ТАТ-2. Эта по-прежнему двухкабельная и 36-канальная линия длиной в 3700 км связала Ньюфаундленд с мысом Пенмарк на побережье Франции.

В отличие от линии ТАТ-1, оба кабеля линии ТАТ-2 были проложены не за два, а за одно лето в 1959 г. Не обошлось без осложнений. Для прокладки линии были выделены суда "Монарх" и "Океанский укладчик". "Монарх" проложил кабель с востока на запад, затем часть параллельного кабеля – с запада на восток и возвратился в Англию, чтобы принять на борт кабель, предназначенный для участка Ньюфаундленд-Новая Шотландия. "Океанский укладчик" продолжал прокладывать второй кабель с запада на восток. 15 июня 1959 г., когда до берегов Франции оставалось ещё 1200 км, на судне возник пожар. Быстро распространившийся огонь охватил все помещения; справиться с ним оказалось невозможным. Команде пришлось покинуть корабль. В пламени пожара бронированный кабель перегорел, и его свободный конец упал на дно на глубину 4200 м. Пришлось "Монарху" погрузить в баки 1200 км глубоководного кабеля и отправиться к месту аварии завершать работу. Снова пошла в ход грапнель. Выловить кабель с такой глубины – весьма нелёгкое дело. Подобная операция могла длиться несколько дней, но, к счастью, кабель был зацеплен и поднят всего через семь часов. Что касается "Океанского укладчика", то он был отбуксирован в Англию и ввиду серьёзности повреждений пущен на слом.

В 1961 г. началась прокладка ещё одной трансатлантической телефонной линии. Из Шотландии линия взяла направление на север к Фарерским островам и далее на запад к Исландии. От Исландии она повернула на юг, через Гренландию, к Канаде. Как тут не вспомнить полковника Тала Шаффнера из Кентукки, доставившего в прошлом веке так много беспокойства Атлантической телеграфной компании. Вот и осуществился сто лет спустя его проект, но не в порядке конкуренции с прямым кабелем Шотландия-Ньюфаундленд, а в виде линии специального назначения, состоящей из четырёх участков с тремя промежуточными наземными станциями. Эта линия обеспечивает связь между контрольными постами Международной организации гражданской авиации и между метеостанциями, расположенными на одной из основных трасс самолётных рейсов через Атлантику. Прокладка первой половины линии, сокращённо именуемой "Шот-Ис", была осуществлена в 1961 г., а её второй половины "Ис-Кан" – в 1962 г.

Четвёртая по счёту телефонная кабельная линия через Атлантику также была сооружена в 1961 г. Назвали её "Кантат", так как она была целиком предназначена для связи Англии с Канадой.

Интересно проследить, как возрастала длина подводных кабельных телефонных линий. В 1954 г. первенство в этом отношении принадлежало линии Шотландия-Норвегия протяженностью в 572 км с семью подводными усилителями. В последующие два года успешный прыжок через Атлантику линии ТАТ-1 увеличил рекордную длину в шесть с лишним раз, однако полностью ограничивающий предел ликвидирован не был. Не случайно для всех первых трансатлантических линий выбиралась кратчайшая трасса длиной до 4000 км с опорным пунктом в Ньюфаундленде, откуда телефонные разговоры передавались дальше, в Нью-Йорк и Монреаль.

Длину подводного телефонного кабеля ограничивает напряжение тока, подаваемого по внутреннему проводнику для питания всех промежуточных усилителей. Представим себе, что мы украшаем новогоднюю ёлку. У нас гирлянда разноцветных маленьких электрических лампочек. Все они последовательно включены в общий провод. Пусть напряжение каждой лампочки 12 в, а напряжение сети в квартире – 127 в. В этом случае в нашей гирлянде может быть лишь 10 лампочек. Но нам этого мало, ёлка высокая, пушистая. Как увеличить число лампочек в гирлянде? Если просто включить вместо 10, например, 20 лампочек, то тогда на каждую из них придётся напряжение, равное уже не 12, а 6 в. Лампочки будут гореть в полнакала. Можно, конечно, заменить 12-вольтовые лампочки 6-вольтовыми, но при условии, что такие изготавливаются и имеются в продаже. Есть ещё один путь – повысить общее напряжение питания всей гирлянды, включив в сеть трансформатор, повышающий напряжение со 127 до 220 в. При этом количество лампочек в гирлянде можно без ухудшения условия их питания током увеличить до 18. Однако и этот путь небеспределен. Если слишком повышать напряжение, может пробиться изоляция провода.

Аналогичная картина наблюдается в подводных телефонных линиях. Для нормальной работы усилителей к зажимам каждого из них должно быть подведено напряжение в несколько десятков вольт. При использовании гибких усилителей в линиях ТАТ-1 и ТАТ-2 оно равнялось 62 в. Суммарное напряжение питания всех последовательно встроенных в кабель усилителей составляло, следовательно, 3000-3500 в. Часть энергии теряется при прохождении тока питания по кабелю, обладающему определённым сопротивлением. Как ни малы значения тока питания (всего четверть ампера) и электрического сопротивления внутреннего проводника (порядка 1 ом на километр), падение напряжения на длине в 4000 км составит всё же около 1000 в.

Вот почему для питания усилителей линий ТАТ-1 и ТАТ-2 требовалось напряжение порядка 4000-4500 в. Опасались, что такого напряжения не выдержат ни изоляция кабеля, ни многочисленные конденсаторы, входящие в схемы усилителей. Поэтому решено было питать каждую линию с обоих концов, прикладывая "половинное" (т. е. равное половине номинального) напряжение разной полярности.

Дальнейшие усовершенствования конденсаторов, технологии изолирования кабелей и конструкций усилителей позволили поднять допустимое напряжение питания в несколько раз и в то же время заметно снизить потребляемую усилителями мощность.

Линия "Кантат" питается с каждого конца постоянным током при напряжении +5000 в и -5000 в. Благодаря этому в линию встроено 90 подводных усилителей двустороннего действия.

Следующие два скачка но шкале длин подводных телефонных кабельных линий были сделаны в 1963 г., сначала в бассейне Тихого океана, затем снова в Атлантике.

В 1962-1963-х годах сооружена так называемая линия "Компак", соединившая Сидней в Австралии с Ванкувером в Канаде. Вся линия общей протяжённостью в 15 000 км состоит из четырёх самостоятельных участков: Сидней (Австралия) –  Окленд (Новая Зеландия), Окленд-Сува (остров Вити-Леву из группы островов Фиджи), Сува- Гонолулу и, наконец, Гонолулу-Ванкувер. Длина самого протяжённого из этих участков – между Сувой и Гонолулу – 5500 км. В него встроено 118 усилителей двустороннего действия, подобных усилителям линии "Кантат". Напряжение питания линии ±6300 в.

В конце 1963 г. пятая по счёту телефонная кабельная линия пересекла Атлантический океан. Эта линия, условно именуемая ТАТ-3, интересна тем, что её трасса минует Ньюфаундленд (см. карту выше).

ТАТ-3 – первая телефонная кабельная линия, проложенная непосредственно между берегами Англии и США. Она соединяет полуостров Корнуэлл на юго-западе Англии с городом Такертон в штате Нью-Джерси. Её обслуживает 182 усилителя двустороннего действия, питаемых с каждого конца линии током при напряжении +5500 в и -5500 в. Таким образом, современный уровень техники допускает сооружение подводных телефонных кабельных линий длиной до 6500-7000 км, что вполне достаточно для пересечения любого океана.

С 1961 г. осуществляется рассчитанный на десятилетие проект создания так называемой Глобальной телефонной линии общей протяжённостью свыше 50 000 км, которая опояшет весь земной шар. Её первым подводным звеном явился трансатлантический кабель "Кантат", вторым – тихоокеанский кабель "Компак" (название "Компак" образовано из букв, входящих в английские слова "Коммонуэллс", что означает "содружество", и "Пасифик", т. е. тихоокеанский).

Действующие участки глобальной системы телефонно-телеграфной связи

Из Лондона телефонный разговор передаётся по подземному кабелю в Обан, затем по кабелю "Кантат" к восточному побережью Канады, далее по радиорелейной 5000-километровой линии, пересекающей Канаду, к западному её побережью и, наконец, по кабелю "Компак" в Сидней. Общее расстояние, проходимое телефонными токами при таком разговоре, составляет 25 000 км. Таким образом, половина Глобальной линии связи уже действует. Австралию предстоит связать через Новую Гвинею и Борнео с Сингапуром и Гонконгом. Далее трасса пойдёт к Цейлону, Индии и Пакистану, затем вдоль восточного побережья Африки на юг к Кейптауну и повернёт вдоль западной Африки на север. Закончится кругосветная телефонная трасса снова в Англии.

Сейчас в различных морях и океанах проложено свыше 80 000 км подводных телефонных кабелей. Около 2000 ламповых усилителей безотказно несут круглосуточное дежурство на глубинах от нескольких сот метров до пяти с лишним километров. Старейший из них – единственный подводный усилитель 366-километровой линии Англия-остров Боркум (Северное море) –  надёжно работает с 1946 г., т. е. без малого 20 лет.

Так возрастали предельные протяжённости подводных телефонных кабельных линий и количество встроенных в них промежуточных усилителей

Кабель без брони

В истории подводных кабелей связи немало примеров совпадения знаменательных дат. Первая морская телеграфная линия (через пролив Па-де-Кале) начала работать в 1851 г., а первый морской телефонный кабель был проложен там же спустя 40 лет, в 1891 г. Год 1866 знаменует начало телеграфной связи через Атлантику, а в 1956 г. вступила в строй первая подводная трансатлантическая телефонная кабельная линия. Ожидается, что к столетию трансокеанской связи по проводам будет создан подводный межконтинентальный телевизионный кабель.

Стальная проволочная броня для защиты морских подводных кабелей была впервые применена в 1851 г. на кабеле Дувр-Кале. С той поры броня считалась неотъемлемой частью абсолютно всех морских и океанских кабелей. Ровно век длилось незыблемое господство прочных стальных проволок, обвивающих любой подводный кабель и придающих приличествующие его роли солидность и вес. Кабель без брони казался немыслимым. Но вот в 1951 г., сто лет спустя, английский инженер Р. А. Брокбэнд предложил ликвидировать броню и сконструировал принципиально новый тип глубоководного кабеля. А ещё через 10 лет, в 1961 г., этот кабель лёг на трассе четвёртой трансатлантической телефонной линии "Кантат". Эра бронированных подводных кабелей кончилась. Будущее принадлежит кабелям без брони.

"В чём же дело? — недоуменно спросит читатель. — Неужели сто лет человечество заблуждалось относительно роли брони?"

Чтобы оценить эту веху в истории подводных кабелей, задумаемся над тем, для чего собственно нужна броня в кабелях, прокладываемых по дну океана. Вспомним, как родилась броня. Первый морской телеграфный кабель, пересекший в 1850 г. Ла-Манш, был через несколько часов зацеплен рыбачьим неводом и оборван. На следующий год кабель защитили бронёй из массивных стальных проволок. Теперь ему не страшны были ни сети рыбаков, ни случайные удары корабельных якорей, ни трение о камни во время приливов и отливов. Но ведь все эти опасности угрожают прибрежным кабелям и кабелям, проложенным на мелководье. Они и по сей день нуждаются в надёжной защите и обязательно покрываются слоем, а иногда даже двумя слоями толстых, диаметром в 5-7 мм, стальных бронепроволок.

По мере удаления от берегов дно океана опускается. На глубине нескольких тысяч метров кабель не достанут ни якоря, ни тралы, он спокойно лежит на мягкой илистой подушке; постепенно слой ила заносит его сверху. Жизнь такого кабеля лишена каких-либо треволнений. Для чего же глубоководному кабелю броня?

Как ни парадоксально, но броня нужна всего лишь на несколько часов, только на время прокладки линии, да иногда на случай подъёма кабеля с целью его ремонта. Броня служит как бы пропуском кабелю, опускающемуся на океанское дно. Без стальных проволок невозможен ни "вход" кабеля в морские пучины, ни "выход" из тысячеметровых глубин. Только благодаря прочным стальным проволокам не разрывается от собственного веса отрезок кабеля длиной в несколько километров, висящий между судном и дном океана.

Убедимся в этом сами, пользуясь простейшими соотношениями. Удельный вес меди, из которой изготовляются проводники кабеля, почти 9 г на кубический сантиметр, следовательно, 1 км медной проволоки сечением в 1 мм² весит почти 9 кг в воздухе и около 8 кг в воде. Предел прочности на разрыв составляет для мягкой медной, так называемой "электротехнической" проволоки 27 кг на 1 мм² её сечения.

Свободно висящая медная проволока не разорвётся под влиянием собственного веса до тех пор, пока ее вес будет меньше её разрывной прочности. Для проволоки сечением в 1 мм² предельным значением собственного веса будет 27 кг, что соответствует её длине в воде, равной 3,5 км. При большей длине медная проволока не выдержит. Это в спокойных условиях. А ведь океанский кабель прокладывается с движущегося судна, притом иногда в штормовую погоду. Висящий за кормой судна кабель испытывает порой рывки, сила которых значительно превосходит силу натяжения от собственного веса. Вспомним, сколько роковых обрывов претерпел кабель в период десятилетних попыток прокладки первой трансатлантической телеграфной линии.

Изоляция не только не упрочняет, но даже несколько ослабляет кабель. Полиэтилен в 10 раз легче меди, но его разрывная прочность в 15-20 раз меньше прочности медной проволоки. Следовательно, полиэтиленовая изоляция ложится на медную проволоку дополнительным грузом.

Как же при этих условиях опустить без обрыва кабель на глубину в несколько километров? Тут и приходит на помощь спасительная стальная броня. Удельный вес стали около 8, а разрывная прочность стальной проволоки достигает 150-175 и даже 200 кг на 1 мм². Следовательно, стальная проволока выдержит в воде, не разрываясь, вес собственной 20-30-километровой линии. А это уже не только превосходит самые большие океанские глубины, но и обеспечивает приличный запас прочности. Проволочная броня не даёт глубоководному кабелю разорваться в процессе его прокладки. Именно она в течение столетия являлась той единственной опорой, тем несущим элементом, который удерживал многотонный вес опускающегося с судна кабеля.

И всё же очень досадно покрывать бронёй кабель только ради того, чтобы благополучно доставить его на дно. Ведь сразу же после того, как кабель улёгся на своём глубинном естественном ложе, броня на долгие годы, а большей частью навсегда становится совершенно ненужной. Вот уж поистине мёртвый капитал! И какой огромный капитал! Стальная броня весит столько же, если не больше, чем все остальные элементы конструкции кабеля. На её долю приходится от одной до двух третей веса всего кабеля. Лишь на 50 % броня "работает" на сердцевину кабеля, половина её мощи расходуется на удержание самой себя. Поистине заколдованный круг!

Вес стальной брони на 1 км глубоководного кабеля составляет около 1000 кг. Значит, на сооружение каждой трансатлантической кабельной линии расходовалось по 4000 т стальной проволоки. Таких (преимущественно телеграфных) линий около тридцати только в одной Атлантике. А в Тихом и Индийских океанах? За сто с лишним лет в океанах и морях проложено более миллиона километров подводных кабелей. Следовательно, в морских глубинах бесполезно погребено свыше миллиона тонн высококачественной стальной проволоки.

Но и это ещё не всё. Наличие брони в конструкции подводного кабеля усложняет процессы его производства и особенно прокладки. Стальные бронепроволоки накладываются на кабель по спирали в каком-либо одном направлении – правом или левом. Когда с кормы судна свободно свисает длинный конец кабеля, броня, наложенная, предположим, вправо, стремится раскрутиться влево и тем самым закручивает кабель вокруг его оси. В процессе прокладки бронированный кабель делает сотни и тысячи оборотов и вследствие этого может быть свёрнут кольцами, запутан и даже повреждён. Особенно опасно это явление для кабеля со встроенными усилителями. Именно поэтому укладка на большие глубины усилителей в жёстких корпусах была в течение ряда лет невозможной. Устранить явление закручивания кабеля можно было, наложив второй повив бронепроволок в направлении, противоположном направлению первого слоя, однако это чересчур удорожило бы кабель.

Вот почему инженеры стали искать более эффективное решение и нашли его в отказе от брони вообще. Её опорная роль была передана стальному несущему сердечнику, расположенному в самом центре кабеля. Если в обычных кабелях броня внешне создавала впечатление солидной защиты кабеля, то теперь, наоборот, сам кабель как бы защищает свою опору – центральный несущий трос, скрученный из высокопрочных тонких стальных проволок. Проволоки располагаются в два повива, наложенные во взаимопротивоположных направлениях, благодаря чему кабель не испытывает стремления к закручиванию и допускает прокладку вместе с жёсткими усилителями на любые глубины. Внутренним проводником коаксиального кабеля служит медная трубка толщиной 0,3-0,6 мм, образованная из ленты, продольно накладываемой на стальной сердечник и сворачиваемой вокруг него. Соприкасающиеся края ленты непрерывно свариваются в атмосфере аргона. Далее следуют, как обычно, сплошная полиэтиленовая изоляция и внешний проводник, также из медной или алюминиевой (для облегчения веса кабеля) ленты. Защитой внешнего проводника служит наружная полиэтиленовая оболочка.

Современный глубоководный небронированный телефонный кабель с многослойным несущим сердечником, скрученным из стальных проволок. Внутренним и внешним проводниками служат медные трубки, разделённые полиэтиленовой изоляцией

Новый кабель получил название облегчённого, или легковесного (отнюдь не в ироническом смысле этого слова), или небронированного глубоководного кабеля. Помимо стойкости к закручиванию, небронированный кабель имеет и другие решающие преимущества перед бронированным. Прежде всего он значительно легче. И это вполне естественно, ибо суммарное сечение стальных проводок, сходящихся в самом центре кабеля, в несколько раз меньше сечения бронепроволок, располагающихся на периферии. При одинаковых электрических характеристиках вес небронированного кабеля в воде почти в пять раз меньше веса бронированного кабеля. Если же приравнять наружные диаметры кабелей, то небронированный кабель в воде будет в 2-3 раза легче бронированного. Кроме выигрыша в весе, облегчённый кабель обеспечивает меньшие потери мощности передаваемых сигналов.

За счёт ликвидации брони можно, не изменяя наружного диаметра кабеля, увеличить размеры его внутреннего и внешнего проводников и толщину изоляции. Благодаря этому затухание передаваемых сигналов, например, на частоте 600 кгц уменьшается в 1,5 раза. Следовательно, можно реже размещать подводные усилители, увеличить интервал между ними (в данном примере в 1,5 раза) и таким образом сократить общее число усилителей на трассе.

Ламповый усилитель двустороннего действия в жёстком корпусе с гибкими шарнирными сочленениями для ввода концов кабеля

Допустимость прокладки на любую глубину усилителей двустороннего действия в жёстких корпусах, встроенных в небронированный кабель, бесповоротно решила спор двух систем – однокабельной и двухкабельной – в пользу первой. Благодаря этому при строительстве морских трансокеанских линий расходуется вдвое меньше кабеля, обеспечивается экономия десятков тысяч тонн меди, полиэтилена, стали, уменьшается объём работ по прокладке. А ведь стоимость кабеля составляет свыше 40 % всех затрат на сооружение подводной линии связи. Начиная с 1961 г., для основных трансокеанских телефонных линий приняты небронированный глубоководный кабель и однокабельная система связи с предоставлением каждому направлению передачи самостоятельного спектра частот. Именно таковы линии "Кантат", "Компак" и ТАТ-3.

Глубоководные жёсткие усилители, уже встроенные в кабель, уложены в специальном помещении кабельного судна

Прокладка глубоководного кабеля с жёсткими усилителями. Тележка с усилителем движется по специальным направляющим вдоль расположенных один за другим шкивов кабелеукладочной машины, по которым в это время проходит специальный отрезок так называемого байпассного, или сопутствующего, троса, прикреплённого к кабелю до и после усилителя

Схема прохождения усилителя через многошкивную укладочную машину

Кабели или спутники?

"Кабели приняли вызов спутников!", "Ошибка профессора Эйртона", "На очереди – трансокеанское телевидение!" — любое из этих названий подходит для заключительной главы этой книги.

В 1959 г., спустя три года после установления телефонной связи по первому трансатлантическому кабелю, в ряде иностранных журналов промелькнули сообщения о передаче по этому кабелю телевидения. Сенсация, однако, оказалась несколько преждевременной. В заголовки статей вкралась неточность. Речь шла о передаче коротких телевизионных фильмов по каналу радиовещания, образованному из двух телефонных каналов.

В основу передачи положен метод фототелеграфирования. Видеопрограмма, записанная на плёнке, передаётся по кабелю с пониженной скоростью, записывается на приёмном конце с той же скоростью и, наконец, воспроизводится при нормальной скорости. При этом на передачу одноминутного фильма затрачивается 100 минут. Всё же это значительно быстрее, чем транспортировать хроникальные кинофильмы через Атлантику реактивным самолётом (что занимает в общей сложности около 8 часов).

Система транслирования телефильмов была опробована в феврале и запущена в эксплуатацию в июне 1959 г. В первый же год было передано свыше 60 хроникальных фильмов. Увы, телевизионные программы по подводным кабелям пока не транслируются. Всё ещё недостаточен спектр передаваемых по ним частот, хотя он и расширился за последние семь лет почти в семь раз. Это расширение было вызвано, в первую очередь, нехваткой телефонных трансокеанских каналов.

Сооружение вслед за первой последующих трансокеанских кабельных линий – не единственное, притом не самое экономичное решение. Желательно как можно эффективнее загрузить каждый кабель, "выжать" из него как можно больше разговорных цепей. Первым шагом в этом направлении было сужение в 1960 г. ширины частотного канала, отводимого на один телефонный разговор, с 4 до 3 кгц.

Раньше телефонный разговор занимал спектр частот от 300 до 3400 гц; таким образом, использовалось только 78 % номинально отводимого частотного канала шириной в 4 кгц. Теперь ограничили верхний предел частотой в 3150 гц, и повысили эффективность использования нового канала до 95 %. Благодаря этому число телефонных разговоров, одновременно передаваемых по каждому из кабелей ТАТ-1 и TАТ-2, возросло на одну треть: с 36 до 48.

Начиная с 1961 г., все трансокеанские кабельные линии конструируются из расчёта уплотнения телефонными каналами шириной по 3 кгц. По однокабельным линиям "Кантат" и "Компак" одновременно передаётся по 80 телефонных разговоров, а по линии ТАТ-3 — 128.

Интересно коснуться ещё одного способа уплотнения подводных кабелей. Речь пойдёт о так называемой системе ТАСИ, также действующей на кабелях ТАТ-1 и ТАТ-2 с весны 1960 г.

Обычно в процессе телефонного разговора один абонент говорит, а другой в это время слушает. Таким образом, половина каналов в каждый момент времени "работает", а половина "бездействует", готовая каждое мгновенье включиться в передачу. Линии ТАТ-1 и ТАТ-2 первоначально были рассчитаны каждая на 36 телефонных каналов. Предположим, говорит абонент № 5А, находящийся в Европе. Его речь передаётся по каналу № 5А кабеля № 1 в направлении с востока на запад. Абонент № 5Б по другую сторону Атлантики слушает. Следовательно, его "ответный" канал № 5Б в кабеле № 2, по которому ведётся передача сообщений с запада на восток, пока свободен. Почему бы его не предоставить на это время новому, дополнительному 37-му абоненту? Пусть им будет абонент № 37Б. Когда ему начнёт отвечать абонент № 37А, последнему предоставят какой-либо из "ожидающих" каналов в кабеле № 1 и т. д.

Кроме того, во всякой речи существуют паузы между фразами и между словами. Статистика показала, что абонент загружает телефонный канал непосредственно речью в среднем 40 % времени от общей длительности разговора.

Электронная система ТАСИ и предоставляет говорящему абоненту канал только на периоды фактической передачи его речевой информации. В принципе она напоминает обычную систему многократного телеграфирования.

Подключение начавшего говорить абонента к свободному телефонному каналу в кабеле производится электронным переключателем в течение одной пятидесятитысячной доли секунды. Одновременно на приёмный конец линии посылается команда кодом для подключения к этому же каналу слушающего абонента данной пары. Образно говоря, на приёмный конец посылается сообщение примерно следующего содержания: "Я приступаю к соединению абонента № 45А с каналом № 20, соедините канал № 20 с абонентом № 45Б". Как только абонент прекращает речь, канал отключается и может быть использован для передачи другого разговора.

Система ТАСИ позволяет удваивать пропускную способность кабелей. Будучи разработанной для кабелей ТАТ-1 и ТАТ-2, рассчитанных первоначально на передачу 36 телефонных разговоров одновременно, эта система обеспечила возможность обслуживания ещё 36 дополнительных абонентов.

В результате внедрения системы ТАСИ и сужения телефонного канала пропускная способность каждой из двух первых трансатлантических телефонных кабельных линий возросла до 84 одновременных разговоров.

В настоящее время все пять трансатлантических линий допускают одновременную передачу 400 телефонных разговоров. Достаточно ли этого? Нет! Всё расширяющийся обмен деловой и культурной информацией между странами требует всё новых и новых каналов связи. В 1968 г. через Северную Атлантику понадобится не менее 800 каналов, а в 1975 г. свыше 2000. Для удовлетворения растущих запросов человечества потребуется нe только прокладка новых подводных кабельных линий, но главное – дальнейшее расширение спектра используемых для передачи частот, с тем, чтобы уплотнять каждый кабель как можно большим количеством телефонных каналов. В кабеле ТАТ-3 1963 года верхний предел передаваемых частот равняется одному миллиону герц (1052 кгц). Ожидается, что в линиях 1966-1967 гг. и последующих лет этот предел будет поднят сначала до 3 Мгц, затем до 6 и далее до 10 Мгц.

Итак, следующий скачок будет сделан со 128-канальной к 360-канальной системе уплотнения подводных кабелей, затем к 720-канальной и далее к 1200-канальной. Весьма вероятно, что на смену ламповым усилителям в этих системах придут транзисторные усилители.

Новейшее кабельное судно "Лонг Лайнз" водоизмещением в 17 000 тонн. Его длина 155 метров, ширина 20 метров, крейсерская скорость 15 узлов. Расположенная на корме кабелеукладочная машина отличается тем, что основу её составляют не шкивы, а гусеничное тяговое устройство, через которое вместе с кабелем проходят и жёсткие усилители двустороннего действия

Ну а как же с трансокеанским телевидением? По кабелю оно ещё не осуществляется, ибо для качественной передачи одного телевизионного канала требуется частотный диапазон шириной в З-4 Мгц. Как и в случае трансокеанской телефонии, первенство в передаче телевидения через Атлантику принадлежит беспроволочной связи. Первый опыт телепередачи из Америки в Европу был осуществлён в 1962 г. Для этой цели был использован активный искусственный спутник связи (ИСС) "Телестар-II". С помощью искусственного спутника велась в конце 1963 г. передача в Европу и, в частности, в Советский Союз церемонии похорон злодейски убитого президента США Джона Кеннеди.

Пока сеансы как телефонии, так и телевидения, обеспечиваемые посредством искусственного спутника связи, кратковременны. И всё же Кларк полагает, что основу глобальной системы телефонной и телевизионной связи составят именно искусственные спутники Земли.

Какова же роль подводных кабелей в трансокеанском телевидении?

У изобретений, как и у людей, судьбы бывают разные. Открытая и поставленная на службу человечеству в 1895 г., радиосвязь вот уже 70 лет триумфально шествует по свету, по праву занимая место в первой шеренге отраслей технического прогресса. Что же касается кабелей связи, то каждое новое достижение в области радиотехники первым делом ставит под сомнение целесообразность их дальнейшего существования вообще. Появляются десятки технических, популярных, а подчас просто сенсационных прогнозов и высказываний, единых в своём стремлении покончить с кабелем навсегда. Последнюю главу своей книги А. Кларк заканчивает прогнозом профессора Эйртона, который в 1897 г. заявил, что со временем кабель станет антикварной вещью. Однако идут годы, а подводный кабель не только не сдан в музей, но неуклонно совершенствуется.

Не складывает кабельная техника оружия и перед межконтинентальным телевизионным барьером. И кто знает, кем этот барьер раньше будет по-настоящему прёодолён – кабелями или искусственными спутниками.

Во всяком случае, при расширении спектра передаваемых частот до 3-6 Мгц, и использовании двухкабельной системы по трансокеанским кабелям можно будет обмениваться телевизионными программами. Возможно, в этом случае в трансатлантическую линию придётся встроить не 180, а 300-350 усилителей и поднять напряжение питания с 5-6 до 10-12 кв. Что ж, и то и другое осуществимо.

В развитии и кабельной техники, и систем с использованием искусственных спутников связи предстоит преодолеть немало трудностей. Однако уже сегодня можно с уверенностью сказать, что трансокеанское телевидение не за горами, и, наверно, следующие олимпийские игры смогут наблюдать телезрители всех частей света.

* * *

Объём телефонной связи как внутри каждой страны, так и между государствами растёт не по дням, а по часам. Ожидается, что к началу XXI века число телефонных аппаратов в мире достигнет гигантской цифры в 600 миллионов.

К этому времени намечается создание единой международной системы прямой автоматической телефонной связи между всеми странами земного шара.

Примечания

1

Почтовая конно-верховая связь (прим. перев.).

2

Уильям Моррис (1834-1896 гг.) –  английский писатель, художник и общественный деятель. Утопический социалист. Критиковал капитализм за его враждебность искусству, творчеству, считая причиной этого развитие машинного производства. Ратовал за возрождение средневекового ремесла и ручной техники.

3

Имеются убедительные доказательства, что изобретение этого реле принадлежит Д. Генри (прим. автора).

4

Цитируется по книге Ф. Вейткова "Летопись электричества", Госэнергоиздат, 1946 г.

5

К этому времени технический мир уже знал и умел применять вещество, которое природа как бы специально создала для изоляции проволоки от воды. Это резиноподобное вещество добывали, подобно каучуку, из сока деревьев семейств изонандра-гутта и изонандра-перча на островах Индонезийского архипелага Изолирующее вещество было названо гуттаперчей.

6

Диаметр медной проволоки был 2 мм, толщина слоя гуттаперчи – 5,5 мм. 1 м кабеля (точнее, провода) весил (в воздухе) всего 140 г. Его наружный диаметр равнялся 13 мм.

7

Вес всего кабеля на барабане составлял около 5 т.

8

Мыс Гри-Не расположен примерно в 20 км к юго-западу от Кале.

9

У местечка Сангат, в 8-9 км юго-западнее Кале.

10

Не совсем точно. Первое время передача депеш из Англии в города Европы длилась не несколько секунд, а значительно дольше из-за промежуточных переприёмов. Целый год не решались соединить сухопутный телеграф с подводным. На пути из Лондона в Париж депешу принимали сначала в Дувре, затем в Кале. Только 1 ноября 1852 г. были уничтожены передаточные станции и установлено прямое сообщение между Парижем и Лондоном.

11

Фредерик Гисборн задумал соединить телеграфной линией Нью-Йорк со столицей Ньюфаундленда Сент-Джонсом, куда прибывали океанские суда. Эта линия длиной свыше полутора тысяч километров должна была состоять частично из подводного кабеля и частично из неизолированных голых проволок, подвешиваемых на опорах (воздушных проводов). Предприятие должно было завершиться установлением регулярного пароходного сообщения между Ньюфаундлендом и Ирландией. Но исключительно тяжёлые климатические условия, труднодоступный рельеф местности делали этот проект почти неосуществимым. Не удавалось даже провести обычную рекогносцировку местности, необходимую для начала работ. Гисборн сообщал: "Моя первая партия состояла из шести белых. Четверо из них не выдержали, их пришлось заменить индейцами. Из второй партии двое дезертировали, один умер, один тяжело заболел".

12

Противники проекта трансатлантического телеграфного кабеля упорно выдвигали следующее сомнение: сможет ли электрический ток пройти по проводам расстояние свыше 3000 км. Для проверки такой возможности, помимо описанных А. Кларком опытов Морзе, в США и Англии почти одновременно были проведены испытания в ещё больших масштабах. В США соединили в одну непрерывную 2500-километровую цепь все провода воздушной линии от Бостона до Монреаля и затем все участки другой линии – от Нью-Йорка до Нового Орлеана – общей длиной в 3000 км. В Англии в ночь на 9 октября 1856 г. были соединены в одну цепь все основные телеграфные линии, включая ирландские. Длина этой грандиозной по тем временам испытательной цепи достигала 8000 км. Видимо, тогда ещё никто не понимал, что результаты опытов Морзе неприменимы для трансатлантического телеграфа. Экспериментальная линия Морзе шла по земле (а точнее – в основном по воздуху). Она находилась в совершенно иных условиях, чем та, которая должна была пройти по дну океана. Так уже не впервые чрезмерный оптимизм в выводах и оценке проекта ставил его инициаторов в чрезвычайно трудное положение, которого с успехом можно было бы избежать при правильном понимании существа вопроса. Бывает, конечно, и наоборот, как это, к счастью для человечества, случилось, например, с немецкими физиками времён фашистской Германии, которые, исходя из неверных предпосылок, решили, что атомная бомба невозможна.

13

Имеется в виду бухта на небольшом острове Валенсия (11 км длиной и 3 км шириной), расположенном в южной оконечности залива Дингл на расстоянии 1,5-2 км от ирландского побережья.

14

Ньюфаундленд – территория Канады, являвшейся в то время доминионом Великобритании.

15

На дне Атлантического океана увеличение плотности, обусловленное только давлением, составляет менее 2 % (прим. автора).

16

Современная наука исчисляет возраст Земли несколькими миллиардами лет.

17

Точнее, каждая такая "бронепроволока" была, в свою очередь, скручена из семи тонких высокопрочных стальных проволок диаметром 0,8 мм каждая.

18

Один узел равен одной морской миле в час или 1,853 км/ч. Морская миля (1853 м) на 15 процентов больше сухопутной (обычной) мили (1609 м).

19

В 1805 г., английский флот под командованием адмирала Г. Нельсона нанёс поражение франко-испанскому союзному флоту.

20

Речь идёт об американском писателе Германе Мелвилле (1819-1891 гг.). Роман "Белая куртка" он написал в 1849 г. "Моби Дик", или "Белый кит", вышел в 1851 г. В Советском Союзе последний был издан в 1961 г. с иллюстрациями Рокуэлла Кента. Эта книга – одно из значительных произведений романтической литературы XIX века.

21

Испытания заключались в репетиции сращивания половин кабеля на плаву и в одновременной прокладке его двумя судами, расходящимися в противоположные стороны. Опытная прокладка была успешно произведена на глубине 6000 м. Кроме того, опробовали постановку на воде огромных буев, которые должны были фиксировать место обрыва кабеля в случае, если это снова произойдёт.

22

В заливе Тринити на восточном побережье Ньюфаундленда.

23

Джеймс Бьюкенен – пятнадцатый президент США, предшественник Авраама Линкольна.

24

За 27 дней работы линии по ней было передано 400 телеграмм, содержащих 4360 слов.

25

С 1831 по 1836 г. Р. Фицрой был капитаном парусника "Бигль".

26

Ещё более крупную сумму потеряла на аналогичном проекте компания "Вестерн Юнион" – см. главу XI (прим. автора).

27

История этого замечательного судна рассказана в книге Джеймса Дьюгана "Великий железный корабль". К сожалению, в ней повторяется легенда о том, что якобы после гибели корабля на прибрежных рифах в обшивке его корпуса был найден скелет клепальщика – источник всех несчастий судна. Вряд ли к этому можно отнестись серьёзно (прим. автора).

28

Английский пассажирский пароход водоизмещением в 30 000 т, потопленный 7 мая 1915 г. во время первой мировой войны немецкой подводной лодкой недалеко от берегов Ирландии, после объявления Германией блокады британских островов.

29

Точнее 2/3, ибо общая длина трассы составляла примерно 3600 км.

30

Район Канады на её западном побережье.

31

С. Филд умер в 1892 г. К этому времени Атлантический океан пересекало уже 10 телеграфных кабелей.

32

Собор в Лондоне, где находятся могилы государственных деятелей, выдающихся учёных и писателей Англии.

33

Во всём мире к этому времени было проложено 1750 подводных телеграфных кабельных линий общей длиной свыше 300 000 км.

34

А. Комптон поведал об этой истории в книге "В поисках атома". Помощник министра финансов довольно безразлично отнёсся к требованию выдать для нужд армии серебра на сумму около полумиллиона долларов, но был шокирован, когда произнесли фразу "пятнадцать тысяч тонн". "Молодой человек, — заметил он полковнику, обратившемуся к нему с просьбой, — когда мы говорим о серебре, мы пользуемся термином «унция»" (прим. автора).

35

В соответствии с современной классификацией, гуттаперча – не просто "очень плохой проводник", а изолятор в полном смысле этого слова, ибо к классу изоляторов или диэлектриков относятся материалы с удельным сопротивлением больше 10^6-10^7 ом-см, а у гуттаперчи оно порядка 10^14-10^15 ом-см. Вещества с удельным сопротивлением, лежащим между 10^6 и 10-3 ом-см, считаются полупроводниками, и, наконец, проводники имеют удельное сопротивление менее 10-3 ом-см. Что касается примера, приведённого автором, то читателям, вероятно, интересно проверить правильность его самим; напоминаем, что 1 миля равна 1,6 км, 1 дюйм равен примерно 2,5 см и удельное сопротивление меди равно 1,75.10-6 ом-см.

36

В XX веке – главным образом, парагуттой, полученной в 1910 г. Парагутта – специальным образом обработанная смесь из гуттаперчи, резины и воска, не уступающая гуттаперче по механическим свойствам и превосходящая её по электрическим свойствам. Потери электромагнитной энергии в кабелях с парагуттовой изоляцией при передаче по ним сигналов связи были раз в 20 меньше, чем в кабелях с гуттаперчевой изоляцией.

37

Октава – музыкальный термин, означает интервал, охватывающий 8 ступеней звукового ряда. Частота основного тона верхнего звука октавы (8-й ступени) вдвое больше частоты основного тона нижнего звука (т. е. 1-й ступени октавы). Семь октав соответствуют увеличению частоты основного тона в 2^7 раз, т. е. в 128 раз. Следовательно, частоты основных тонов самого нижнего и самого верхнего звуков 7-октавного ряда относятся, как 128:1.

38

Не совсем точно. Для обеспечения качественной передачи человеческой речи обычно принято использовать полосу частот от 300 до 3400 герц (гц). Для передачи же по кабелям концертных программ, т. е. музыки, пения, требуется более широкая полоса частот – от 80-100 до 8000-10000 гц.

39

Телефон – составное слово: "теле" – далеко, "фон" – звук, или голос. Телефон означает: "голос издалека". Ссылка А. Кларка на приоритет Уитстона сомнительна; Ч. Уитстон пользовался термином "звуковой телеграф". Что касается термина "телефон", то его впервые ввёл в обиход немецкий изобретатель Филипп Рейс в 1861 г. Это было 14 лет спустя после рождения Белла, но за 15 лет до его знаменитого изобретения.

40

Строго говоря, это ещё не был момент рождения телефона. Понадобился нс один месяц на то, чтобы заставить телефон заговорить. Всё это время по проводам, соединявшим передающее и приёмное устройства, удавалось передавать только отдельные звуки, но не членораздельную речь. В процессе работы принцип действия телефона представлялся Беллу всё отчётливее. В конце ноября он подал в американское бюро патентов изобретательскую заявку. Патент на изобретение телефона был выдан Беллу 7 марта 1876 года.

41

Томас Альва Эдисон (1847-1931) усовершенствовал телефон Белла введением индукционной катушки и угольного микрофона своей конструкции, отчего возросли громкость и чёткость передачи.

42

Дэвид Юз (1831-1900) –  известный американский физик и изобретатель в области электротехники, автор одной из конструкций буквопечатающего телеграфного аппарата, получившего распространение в Америке и Европе, в частности в России, на линии Петербург-Москва. Кстати, он был первый, кто предложил заменить малоэффективное электромагнитное или платино-жидкостное микрофонное устройство Белла угольным микрофоном.

43

Т. Селфридж погиб в 1908 г. во время пробного полёта с Орвилом Райтом; аэроплан упал с высоты 22 м.

44

Открытие первой в мире городской телефонной станции, обслуживающей 21 абонента, состоялось в 1878 г. в Нью-Хейвене (штат Коннектикут), расположенном между Бостоном и Нью-Йорком.

45

Это вообще был первый морской телефонный кабель.

46

Проводимость изоляции ("утечка") в спектре частот человеческой речи оказывает действительно малое влияние на передающие свойства кабеля. Влияния же сопротивления, индуктивности и ёмкости кабеля на величину затухания (ослабления), передаваемых по нему сигналов, соизмеримы. Кларк здесь ограничивается рассмотрением ёмкости и индуктивности не из-за их доминирующего значения, а только ради упрощения поставленной задачи: как можно элементарнее объяснить суть открытия Хевисайда.

47

Как известно, радио изобрёл выдающийся оусский электротехник Александр Степанович Попов (1859-1905 гг.). имя которого А. Кларк, к сожалению, даже не упомянул. 7 мая 1895 г. во время своего доклада на заседании физического отделения Русского физико-химического общества в Петербурге А. С. Попов демонстрировал действие радиоприёмника, улавливающего на расстоянии до 60 м электромагнитные колебания, произведённые вибратором, и реагирующего на них звонком.

Создание радиоприёмника явилось первым шагом на пути изобретения Поповым радиосвязи. Свой знаменитый доклад 7 мая 1895 г. он закончил словами: "В заключение могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применён к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией". Этот доклад А. С. Попова был опубликован в январском номере "Журнала Русского физико-химического общества" за 1896 г.

В 1896 г. — сначала 19 января на заседании Кронштадтского отделения Русского технического общества, а затем 24 марта на заседании Физического отделения Русского физико-химического общества А. С. Попов снова демонстрировал первую в мире беспроволочную радиопередачу информации. В течение 1895-1897 гг. Попов совершенствовал свой приёмник, антенну и передатчик. Ему удалось увеличить расстояние радиопередачи сначала до 600 м, затем до 1,5 км, а к лету 1897 г. довести его до 5 км.

К сожалению, А. С. Попов не запатентовал ни свой радиоприёмник, ни способ радиотелеграфной связи. А через несколько месяцев после серии успешных публичных опытов Попова, в начале июня 1896 г., приехавший за полгода до этого в Лондон итальянец Гульельмо Маркони (1874-1937 гг.) подал изобретательскую заявку и вскоре получил английский патент на "применение электромагнитных волн для спязи без проводов". Маркони заинтересовал своим предложением Британское ведомство связи и быстро создал мощную акционерную компанию для внедрения нового средства связи. Колоссальные денежные средства позволили Маркони привлечь к работе сильнейших электротехников – теоретиков и конструкторов. Благодаря размаху и темпам своих опытов к лету 1897 г. Маркони приобрёл всемирную известность.

После опубликования в июне 1897 г. схемы Маркони стало очевидным, что его приёмник, да и вся аппаратура принципиально одинаковы с теми устройствами, которые сконструировал и использовал для радиотелеграфирования А. С. Попов. Не случайно в ряде стран, например, в России, Германии, Франции, в выдаче патентов Маркони было отказано. Г. Маркони практически много сделал для развития радиопромышленности и организации линий радиосвязи. Однако совершенно непреложным является факт, что истинный изобретатель радиосвязи А. С. Попов. Заслуги А. С. Попова как первооткрывателя радио были по достоинству признаны и справедливо оценены русской технической общественностью того времени. Вот почему 7 мая празднуется "День радио".

48

Артур Кеннели (1861-1939 гг.) –  американский электротехник, в течение ряда лет был главным ассистентом Эдисона.

49

Эдуард Эпплтон (родился в 1892 г.) –  английский радиофизик. За труды по исследованию атмосферы удостоен в 1947 г. Нобелевской премии.

50

Эти строки написаны А. Кларком за пару лет до того как 12 апреля 1961 г., когда гражданин Советского Союза Юрий Алексеевич Гагарин на корабле-спутнике "Восток" совершил свой космический рейс вокруг земного шара.

51

Радар – принятое в английском языке сокращение понятий "радиолокация", "радиолокатор". Р. Уотсон-Уатт, английский исследователь ионосферы, в 1935 г. начал опыты по обнаружению движущихся целей, завершившиеся в 1938 г. созданием первых в Англии образцов радиолокационной аппаратуры. В том же году аналогичные работы были начаты СССР и США. Труды советских радиотехников Ю. Б. Кобзарева, Г. А. Погорелко, Н. Я. Чернецова привели к практическому применению в 1939 г. радиолокационных станций обнаружения самолётов. Исследованиями последних лет установлено, что первым человеком, выдвинувшим ещё в 1934 г. идею обнаружения самолётов с помощью электромагнитного луча, разработавшим соответствующий прибор и проведшим успешные опыты, т. е. фактическим изобретателем радиолокации, был советский военный инженер П. К. Ощепков.

52

Вернее, по паре проводников, образующих одну цепь между двумя пунктами передачи.

53

Для передачи одного телеграфного сообщения достаточна полоса частот шириной 125 гц. Частотная ширина одного телефонного канала немногим более 3000 гц (от 300 до 3400 гц). Принцип многоканальной телеграфной передачи такой же, как и многоканальной телефонии.

54

Один коаксиальный кабель при условии частотного уплотнения заменяет несколько тысяч скрученных или, как их принято называть, симметричных пар. Но это не значит, что коаксиальные кабели целиком вытеснили обычные симметричные кабели. Применяются и те, и другие в зависимости от конкретных условий эксплуатации. По симметричным кабелям возможна высокочастотная передача телефонных разговоров, телеграмм, радиовещательных программ, но невозможна передача телевизионных программ.

Многоканальное уплотнение, позволяющее резко уменьшить число жил в кабеле, применяется на междугороднх магистралях, а также на соединительных линиях между районными АТС.

На городских распределительных телефонных сетях по-прежнему используются многопарные кабели, содержащие до нескольких тысяч пар. Рекордным является число 4000 пар, скрученных из 8000 тонких медных жил диаметром по 0,32 мм каждая, покрытых изоляцией в виде тонкого слоя пористого полиэтилена толщиной всего в 0,08 мм.

55

В наши дни с кабелями из проводников для передачи сигналов успешно конкурируют светопроводящие кабели.

56

В состав крупнейшей капиталистической монополии в области электро- и радиосвязи Американской телефонно-телеграфной компании (сокращённо АТТК) входят: концерн, ведающий установкой и эксплуатацией средств связи – "Система телефонии Белла", или просто "Белл систем"; фирма, производящая аппаратуру и кабели связи, — "Западная электрическая компания", или "Вестерн Электрик", и, наконец, научно-исследовательский центр – "Лаборатории Белла", т. е. "Белл Лэбс".

57

Исключая вариант 1-2-3-4-5-6-7, так как это то же самое, что и 1 234 567 (прим. автора).

58

Было проложено параллельно два кабеля, по одному для каждого из направлений передачи, и в каждый кабель встроили по три подводных промежуточных усилителя.

59

Передача 36 телефонных разговоров ведётся в спектре частот от 20 до 164 кгц. В полосе частот ниже 20 кгц размещены служебные телеграфные каналы. Полоса частот выше 164 кгц используется для телеконтроля за состоянием промежуточных усилителей.

60

Точнее от 70 к 30 мм.

61

Особенно большие неприятности подводным кабелям доставляли морские моллюски "тередо", называемые часто морскими точильщиками. Располагаясь между проволоками брони, "тередо" откладывают яички, выделяющие очень сильно окисляющее химическое вещество, разъедающее стальную броню. В этих местах образуются отверстия, через которые моллюски проникают к изолирующему слою и просверливают его, вследствие чего в кабель проникает вода и он теряет свои изоляционные свойства.

62

Не совсем верно. Так как на передачу одного телефонного разговора отводится частотный канал шириной в 4 кгц, то в полосе частот в 240 кгц (20-260 и 312-512 кгц) можно передать не 36, а 60 телефонных разговоров, что в действительности и имеет место. Из этих 60 двусторонних телефонных каналов 36 используются для телефонной связи по двум глубоководным кабелям с Англией, а оставшиеся 24 – для местной связи между Канадой и Ньюфаундлендом.

63

Два красных шара с белым восьмигранником между ними.

64

Так было в конце 1950-х годов, когда писалась эта книга. Сейчас существуют кабельные суда водоизмещением в 12-15 тысяч тонн.

65

Осуществлено в 1961 г. в результате прокладки через Ла-Манш кабельной линии постоянного тока на напряжение 200 кв.

66

В Советском Союзе этот способ известен под названием "дальнее тропосферное распространение".

67

Волны короче 10 м, т. е. частотой свыше 30 Мгц.

Content

Кларк Артур Чарльз Голоc через океан

Артур Кларк и его книга

I. ВСТУПЛЕНИЕ

II. ПОЯВЛЕНИЕ ТЕЛЕГРАФА

III. ЧЕРЕЗ ПА-ДЕ-КАЛЕ

IV. ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЙ АМЕРИКАНЕЦ

V. ЛОРД ОТ НАУКИ

VI. НЕУДАЧНЫЙ СТАРТ

VII. ПОБЕДА… И ПОРАЖЕНИЕ

VIII. РАССЛЕДОВАНИЕ

IX. НА ГРАНИ ПОБЕДЫ

X. ДУШЕВНОЕ УДОВЛЕТВОРЕНИЕ

XI. БИТВА НА ДНЕ ОКЕАНА

XII. ПОЯС ВОКРУГ ЗЕМЛИ

XIII. ПУСТЫНИ ГЛУБИН

XIV. СЕРДЦЕВИНА КАБЕЛЯ

XV. ПРОВОДА НАЧИНАЮТ ГОВОРИТЬ

XVI. ЧЕЛОВЕК ДО ЭЙНШТЕЙНА

XVII. НЕБЕСНЫЙ РЕФЛЕКТОР

XVIII. ТРАНСАТЛАНТИЧЕСКИЙ ТЕЛЕФОН

XIX. ФАБРИКА ИДЕЙ

XX. ПОДВОДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

XXI. НЕМНОГО ОБ ЭЛЕКТРОНИКЕ

XXII. ИЗГОТОВЛЕНИЕ УСИЛИТЕЛЕЙ

XXIII. ГОЛОС ИЗ-ЗА ОКЕАНА

XXIV. БУДУЩЕЕ

Послесловие Д. Л. Шарле

Примечания