Пилоты во время разведывательных миссий могли быстро рассказать о полученных данных по телефону
Такой воздушный телефонный аппарат разработали инженеры британского Королевского лётного корпуса
Как только люди в XVIII веке впервые начали подниматься в воздух в корзинах воздушных шаров, военные стратеги сразу же начали обдумывать соблазнительные возможности воздушной разведки. Представьте себе возможность заметить манёвры неприятеля и его артиллерии с высоты – а ещё лучше, если бы у вас была возможность мгновенно передать эти сведения вашим коллегам на земле. Однако технологии тех лет не предлагали элегантных решений подобных задач.
К началу XX века появились все необходимые составляющие для реализации воздушной разведки: телеграф, телефон и аэроплан. Проблема состояла только в том, чтобы собрать их в едином устройстве. Энтузиастам беспроводной связи неохотно шли навстречу правительственные бюрократы, старавшиеся не тратить средства на финансирование непроверенной технологии.
Во время Первой мировой по беспроводному телеграфу передавались жизненно важные данные
В одной из ранних попыток использовалась беспроводная телеграфия – отправка телеграфных сигналов по радио. Основным её недостатком был размер. Батарея и передатчик весили до 45 кг и занимали целое сиденье в самолёте, и часто для пилота не оставалось места. Антенна в виде провода болталась за самолётом, и перед посадкой её нужно было скручивать. Для отдельного радиооператора места не оставалось, поэтому пилоту нужно было бы делать всё: наблюдать за неприятелем, сверяться с картой, набивать координаты азбукой Морзе, и при этом ещё вести самолёт, находясь под огнём противника.
Несмотря на сложности, некоторые пионеры смогли заставить эту систему работать. В 1911 году лейтенант Бенджамин Фуалу, пилот единственного самолёта армии США, пролетел над мексиканской границей и передал азбукой Морзе сведения войскам связи, располагавшимся на земле. Через три года под покровительством королевского лётного корпуса (КЛК) лейтенанты Дональд Льюис и Барон Джеймс протестировали радиотелеграфную связь между самолётами, разлетевшись на 16 км, и общаясь при этом в полёте азбукой Морзе.
Довольно быстро беспроводная система КЛК впервые показала себя в деле. 4 августа 1914 года Британия вступила в Первую мировую войну. 6 сентября в полёте во время битвы на Марне во Франции Льюис заметил 50-километровую брешь в расположениях противника. Он отправил беспроводное сообщение с отчётом об увиденном, после чего британцы и французы атаковали эту брешь. Это был первый случай, когда было получено беспроводное сообщение с британского самолёта, и на его основе были приняты реальные меры. Командующие британской армией мгновенно начали пропагандировать беспроводную связь, требовать поставок дополнительного оборудования и обучения пилотов и наземных служб поддержки.
С тех пор сформированный в 1912 году под началом капитана Герберта Масгрейва КЛК быстро рос. Сначала Масгрейва загрузили расследованием длинного списка видов деятельности, связанных с войной. В списке были: запуск воздушных шаров, воздушных змеев, фотографирование, метеорология, бомбометание, стрелковое дело и организация связи. Он решил сконцентрироваться на последнем. В начале войны КЛК взял на себя руководство экспериментальной станцией Маркони на аэродроме Бруклендс в Сюррее, к юго-западу от Лондона.
Британский разведывательный биплан летит над укреплениями противника во Франции во время Первой мировой
В Бруклендсе в 1909 году от земли оторвались первые моторные самолёты в Англии, хотя это место и не особенно подходило для аэропорта. Взлётная полоса находилась прямо в центре гоночного трека, с трёх сторон поле окружали электрические кабели, а к востоку высились кирпичные трубы 30-метровой высоты.
Сначала пилоты воздушной разведки сообщали об эффективности артиллерийских обстрелов, подсказывая направления. «Недолёт порядка 50 ярдов, отклонение вправо» – такое сообщение однажды отправил Льюис в Марн. Довольно длинное предложение для передачи азбукой Морзе с места пилота. К октябрю 1914 года британцы разработали карты с координатной сеткой, благодаря чему с использованием всего нескольких цифр и букв можно было обозначить и направление, и расстояние (к примеру, A5 B3). Но даже после такого упрощения радиотелеграфия оставалась неуклюжим делом.
Для качественных голосовых звонков из кабины требовались хорошие микрофоны
Лучшим решением казалось прямое голосовое сообщение по беспроволочному телефону – вот только открытая кабина биплана не совсем облегчала разговоры. Постоянный шум, вибрация, завихрения воздуха – всё это глушило голоса. Под постоянно меняющимся давлением ветра мышцы лица отказывались сохранять свою форму. Пилота с трудом понимал даже член экипажа, сидевший в нескольких сантиметрах от него, не говоря уже о том, чтобы услышать пилота, говорящего в микрофон, по радио, да ещё отличить голос от фонового шума.
Весной 1915 года Чарльза Эдмонда Принса отправили в Бруклендс для руководства разработкой двунаправленной голосовой системы для самолётов. Принс работал инженером у Marconi Co. с 1907 года, и он с командой, многие члены которой также работали у Маркони, вскоре наладили систему связи воздух-земля.
Система Принса совсем не напоминала ни современные смартфоны, ни тогдашние телефоны. Хотя пилот и мог разговаривать с наземной станцией, оператор на земле отвечал ему только азбукой Морзе. Ещё год ушёл на разработку телефонии, способной передавать голос с земли на самолёт и между самолётами.
Группа Принса экспериментировала с различными микрофонами. В итоге они остановились на довольно старом варианте конусного микрофона с толстой диафрагмой конструкции Генри Ханнингса. Методом проб и ошибок они выяснили важность проведения испытаний микрофона за стенами лабораторий и в типичных условиях полёта. Они обнаружили, что практически невозможно предсказать поведение микрофона в воздухе при наземных испытаниях. Как позже писал Принс о выбранной ими конструкции, «любопытно, что на земле она казалась глухой и неэффективной, однако показала себя весьма бодро в воздухе».
Важным аспектом был и материал диафрагмы. Команда испытала углерод, сталь, эбонит, целлулоид, алюминий и слюду. В итоге победила слюда – на её естественную частоту колебаний шум двигателей влиял меньше всего. После войны Принс опубликовал результаты своих исследований в 1920 году в журнале Institution of Electrical Engineers.
Принс был одним из ранних сторонников электронных ламп, поэтому его радио работало на лампах, а не на кристаллах. Однако те лампы, что его команда выбрала изначально, были ужасно проблемными и ненадёжными, поэтому им пришлось перебрать несколько различных моделей. После того, как к группе Принса присоединился капитан Г. Дж. Раунд [один из изобретателей светодиодов / прим. перев.], он начал проектировать электронные лампы специально для применения в воздухе.
Летом 1915 года группа Принса успешно протестировала первую голосовую связь воздух-земля при помощи радиотелефонного передатчика, установленного на самолёте. Вскоре после этого капитан Дж. М. Фарнивал, один из помощников Принса, основал Школу обучения беспроводной связи в Бруклендсе. Еженедельно через неё проходило 36 боевых пилотов, обучавшихся использовать беспроводной аппарат и искусство правильной артикуляции в воздухе. Также школа обучала офицеров обслуживанию оборудования.
Хендс-фри звонки при помощи горлового микрофона
Но на этом команда Принса не остановилась. В 1918 году они выпустили шлем лётчика, в который в районе ушей были встроены телефонные приёмники, а в районе горла – микрофон. Горловой микрофон обматывался вокруг шеи, чтобы считывать вибрации прямо с горла пилота – в этом случае ему не мешал фоновый шум ветра и мотора. Это значительно продвинуло вперёд связь, ибо позволяло пилотам разговаривать «без рук», или хендс-фри, как записал в своём инженерном отчёте капитан Б. С. Коэн в октябре 1919 года.
К концу войны Принс с инженерами смогли обеспечить голосовую связь воздух-земля, земля-воздух и самолёт-самолёт. Королевские военно-воздушные силы Британии оборудовали 600 самолётов голосовым радио на незатухающих волнах и открыли 1000 наземных станций, где трудилось 18 000 операторов.
Этот пример иллюстрирует то, как военные технологии продвигают инновации в военное время. Однако отслеживать историю достижений иногда довольно сложно.
В формальном ответе на работу Принса 1920 года, опубликованную в IEE, капитан П. П. Экерсли отметил, что продвижение самолётных телефонов будет такой же трудной задачей, какой была их разработка. Он имел в виду, что у Принса не было неограниченного бюджета на исследования и разработку, поэтому ему нужно было сначала показать практическую пользу применения воздушной телефонии.
В описании разработки Принс особо гордился тем, что со своей командой смог продемонстрировать её лорду Китченеру в Сент-Омере в феврале 1916 года, во время первой демонстрации практического применения устройства.
Однако майор Т. Винсент Смит считал подобную демонстрацию неблагоразумной. Он служил техническим советником КЛК, и утверждал, что демонстрация беспроводного телефона представителям высшего состава лишь распалит их воображение, и командиры решат, что это устройство решит всех их важные проблемы в области связи. Смит считал своим долгом приглушить их энтузиазм на тот случай, если его попросят «заняться чем-нибудь невозможным».
Раунд, разработчик электронных ламп, и Гарри М. Даусет, главный инженер испытаний Маркони, добавляют свои уточнения к истории Принса. Раунд отметил, что исследования приёмников и передатчиков на основе электронных ламп начались в 1913 году, ещё до начала войны. Даусет сказал, что нужно воздать должное инженерам Маркони, создавшим первый рабочий телефонный аппарат (который появился у Принса только в 1915).
В статье 1920 года Принс признаёт, что не включил в неё полную историю изобретения, и что его вклад состоял в новом применении существующих схем для использования на аэропланах. Он воздаёт должное вкладам Раунда и других инженеров, а также компании General Electric Co., запатентовавшей сходную систему воздушной телефонии, которая использовалась войсками связи США.
Но в истории редко остаются такие детали. Поэтому все заслуги по созданию воздушного телефона, который сегодня хранится в коллекции Лондонского научного музея, приписываются одному только Принсу. Наша задача – помнить, что этот инновационный аппарат явился результатом труда не одного, а многих людей.
