Георгий Бабат - Магнетрон

• Название: Магнетрон
• Автор: Георгий Бабат
• Издательство: Детгиз
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1957

Магнетрон, о котором идет речь в данной книге, — это прибор размером с кулак. Его медная оболочка заключает в себе разреженное пространство, где с огромной скоростью движутся электронные вихри. Чтобы организовать это вихревое движение электронов, прибор помещают между полюсами сильного магнита или электромагнита. Отсюда название — магнетрон. Этот прибор вырабатывает очень короткие — сантиметровые — радиоволны.

Сантиметровые волны могут пройти сквозь туман, облака, дымовую завесу. При помощи таких волн можно в любую погоду и ночью обнаружить объект, удаленный от места наблюдения на десятки километров; можно очень точно измерить расстояние до этого объекта, определить его местоположение. Место по латыни — «локус». Определение местоположения отдаленных предметов при помощи радиоволн называется радиолокацией.

Радиолокация имела важное значение для многих наземных, морских и воздушных сражений во время Отечественной войны 1941–1945 годов. Мы хотим здесь рассказать об одном из этапов развития радиолокационной техники в период 1934–1935 годов.

Работая, над этой книгой, мы пользовались, помимо собственных воспоминаний, различными литературными источниками: комплектами советских и зарубежных технических журналов, рядом советских и зарубежных монографий, посвященных магнетронам и другим вопросам, затронутым в нашей книге.

Однако наша работа ни в коей мере не является исчерпывающей историей магнетрона. Мы ограничили себя рассказом только об узком круге тесно связанных между собой лиц. Это отнюдь не умаляет значения многих других исследований, как у нас в Союзе, так и за рубежом.

---

Тогда Веснин обратился к Кленскому.

— Если вы располагаете временем, — ответил Николай Николаевич, — то зайдите, пожалуйста, ко мне. Я надеюсь, мы найдем среди моих книг что-нибудь по интересующему вас вопросу. Когда-то, до революции, у меня было десять тысяч томов. Преимущества моей теперешней небольшой библиотеки в том, что в ней собрана только современная научная и техническая литература.

Диод с магнитным управлением

Николай Николаевич занимал вместе со своим братом Александром Николаевичем, доцентом кафедры биологии, помещение над залом Музея сравнительной анатомии — так называемые антресоли. Вместе с братьями Кленскими жили их старая нянюшка и три старенькие тетушки. Помещение на антресолях Музея было выделено братьям Кленским и их семейству временно, взамен того особняка, который им принадлежал до революции и где в годы гражданской войны был размешен госпиталь, а затем детский дом.

Когда Веснин в назначенное время пришел на антресоли Музея сравнительной анатомии, Николай Николаевич предложил его вниманию толстый радиотехнический справочник на немецком языке:

— Здесь вы найдете о магнетроне то, что соответствует современному уровню науки.

Веснину неловко было признаться, что немецким языком он владеет лишь в пределах самоучителя. В этом самоучителе были сведения о «моем дяде, который не любит играть на скрипке, но по утрам пьет кофе и гуляет в зеленой шляпе», но не имелось ничего относящегося к технической литературе.

Дома Веснин начал листать справочник с некоторым страхом: что, если он даже не сумеет найти раздел о магнетроне, а Кленский вздумает с ним побеседовать на эту тему? Но, к своему удивлению, Веснин обнаружил, что техническую литературу читать значительно легче, чем те отрывки из немецких классиков, которые он находил в своем самоучителе. Незнакомых слов в справочнике было не так уж много, значительная часть терминов оказалась ему известной, формулы и чертежи помогали пониманию смысла.

Веснин очень скоро нашел раздел о «двухэлектродной трубке (диоде) с магнитным управлением» (термин «магнетрон» в справочнике не применялся). Оказалось, что «на современном уровне техники» диоду с магнитным управлением посвящена всего одна страничка текста и один схематический рисунок.

Этот прибор состоял из металлической трубки и натянутой по ее оси накаленной нити. Трубка и нить были запаяны в стеклянный баллон. Прибор был помещен между полюсами электромагнита. Линии магнитного поля шли параллельно нити накала. Нить испускала электроны; на окружающую ее трубку подавалось положительное напряжение, которое притягивало электроны. Пока магнитное поле было слабое, электроны летели от нити — катода к трубке — аноду по радиусам. При более сильном магнитном поле пути электронов искривлялись, они описывали те самые циклоиды, о которых говорил Кленский на лекциях. При некоторой, так называемой критической, силе магнитного поля кривизна электронных путей становилась настолько большой, что электроны вовсе не достигали анода, а возвращались обратно на катод: ток через магнетрон прекращался.

В справочнике ничего не было сказано о возможных полезных применениях магнетрона, и интерес Веснина к этому прибору угас.

В музее сравнительной анатомии

Когда Веснин был на последнем курсе радиофакультета, профессор Кленский изъявил желание прочитать цикл лекций «Микрорадиоволны». Эти лекции были объявлены факультативными, то есть необязательными, ни экзамена, ни зачета сдавать по ним не требовалось. Однако несколько человек студентов решили эти лекции прослушать. Веснин не испытывал особого интереса к микрорадиоволнам, не думал, что они пригодятся ему в его дальнейшей практической работе. Все же он решил ходить на эти лекции из боязни пропустить что-либо интересное, из жадности.

Единственное свободное помещение, которое удалось найти Николаю Николаевичу Кленскому для своих «факультативных микрорадиоволн» был Музей сравнительной анатомии. Музеем заведовал младший брат Николая Николаевича — Александр Николаевич.

Оба Кленских были весьма популярны среди студентов. О них даже была сложена поговорка: «Один брат умный — сравнительный морфолог, а другой красивый — теоретический физик».

По стенам Музея сравнительной анатомии висели картины: «Основные этапы эволюции предков человека», «Эволюция головы и коренных зубов в ряду хоботных», несколько огромных панно с родословными деревьями развития форм жизни на Земле: «Древо млекопитающих», «Родословная человекообразных обезьян» и другие.

И среди этих картин и панно, среди стеклянных саркофагов с древними костями, среди страшных, залитых формалином анатомических препаратов в банках, под ветвями гигантских рогов ископаемых лосей и оленей Кленский-старший говорил будущим инженерам-радистам об идеях, которые он считал основными в современной электронике. Первую лекцию Николай Николаевич начал с личных воспоминаний:

— «Глядите в трубки с пустотой», — говорил нам, молодым ассистентам, четверть века назад наш незабвенный учитель Фердинанд Браун…

Неоднократно, в весьма изящной форме, в различных вариантах Кленский высказывал сожаление, что «развитие радиоэлектроники шло преимущественно грубо эмпирическим путем — методом проб и ошибок, и мало использовалась мощь математического аппарата, острое орудие дедуктивного анализа».

— Колоссальное количество опытов, проведенных в области радиоэлектроники в первые годы ее развития, не имеет для нас решительно никакой цены, — говорил Кленский. — Ведь это было слепое экспериментирование. Здесь подошло бы выражение, которое мне впервые довелось услышать на днях: ползучий эмпиризм…

Кленский рассказывал и о своих собственных теоретических работах — об уточнении законов движения электронов в электромагнитных полях «с учетом создаваемого электронами пространственного заряда».

Веснин заставлял себя сосредоточиться на этих абстрактных математических выкладках, как заставляет себя сидеть смирно во время увертюры нетерпеливый вздыхатель, ожидающий поднятия занавеса и появления на сцене той, ради кого он пришел в театр. Но за одной абстрактной математической формулой следовала другая. Формулы перемежались шутками, легендами. Все это было умно, корректно. Но это не увлекало Веснина. Ему казалось, что это все не то, что он жаждал услышать. И он все чаще ловил себя на том, что, механически записывая формулы, с интересом рассматривает висящие на стенах изображения: «Воротное кровообращение почек у крокодила», схему «Лимфатические сосуды птицы» или что-нибудь еще, столь же далекое от того, что сообщал своим слушателям Николай Николаевич.

Свободно льющаяся, плавная речь Кленского, его широкие жесты, вибрирующий в патетические моменты голос — все, что так восхитило подростка, впервые попавшего в клуб на научно-популярную лекцию, постепенно, в силу привычки, теряло власть над Весниным. Обилие эффектных сравнений, математические выкладки в обрамлении поэтических преданий и древних поверий — все то, что нравилось студенту-второкурснику, теперь, на последнем курсе института, казалось Веснину нарочитым, неискренним.

Кленский рассказывал о методах получения электромагнитных колебаний высоких частот и, в частности, сообщил, что источником высокочастотных колебаний может служить простейший магнетрон, состоящий из накаленной нити — катода и окружающей ее трубочки — анода.

— Если соединить катод и анод магнетрона колебательным контуром, то, при некоторых условиях, движение электронов приобретает характер ритмической пляски. Такая «пляска электронов» раскачивает контур.

Затем Кленский сообщил, что недавно в литературе был описан новый вид магнетрона, специально предназначенный для получения высокочастотных колебаний,

Этот генераторный магнетрон отличался тем, что его цилиндрический анод был разрезан на две части, между которыми включался колебательный контур.

— Удовлетворительного анализа путей электронов в двухразрезном аноде не существует, — говорил Николай Николаевич. — Это благодатное поприще приложения свежих, новых сил. Здесь молодые исследователи смогут завоевать золотые рыцарские шпоры…

Но когда Николай Николаевич своим гибким голосом, который в свое время слушательницы Высших женских политехнических курсов называли аристократическим, вещал студентам, что «придет пора, и мы с улыбкой будем вспоминать, как среди этой жалкой обстановки обсуждались судьбы одного из многообещающих разделов электроники», у Веснина поднималось чувство яростного протеста. Он учился в трудовой школе в то время, когда классы не отапливались. Ученики сидели в верхней одежде, в шапках и с трудом держали карандаши в своих распухших от холода пальцах.