 |
| Лабораторный коротковолновый генератор, установленный во Всесоюзном институте электрификации и сельского хозяйства. Фото Л. Бать |
С тех пор как знаменитый ученый Герц в 1888 г. «открыл радио», т. е. доказал возможность. передавать и улавливать электромагнитные колебания, распространяющиеся в эфире, мировая радиотехника ушла далеко вперед. Заманчивая перспектива связи на расстоянии без проводов была вначале единственным двигателем этой науки.
С этой задачей наука справилась неплохо: человек победил пространство. Его голос теперь может быть услышан на противоположной стороне земного шара. В тот же момент человек может видеть изображение своего собеседника. Видеть и слышать на почти беспредельном расстоянии. С точки зрения техники передачи — это одно и то же.
Вскоре интенсивная работа радиолюбителей привела к совершенно неожиданным результатам. 0ни начали исследовать другой путь — укорочение волны. Они перешли на диапазон в 100—80 м. Оказалось, что дальность передачи увеличивается. Тогда они переконструировали передатчики и приемники на еще более короткие волны в 40—20 м. 26 ноября 1923 г. француз-любитель (позывные его установки — «F-8 ab») установил связь с американцем «1-MO». При этом мощность станций равнялась нескольким десяткам ватт, — не больше чем расходует обыкновенная электрическая лампочка.
Так началось триумфальное шествие коротких волн (от 10 до 100 м), завоевывающих все более почетное место в радиосвязи. Совсем недавно мы наладили телефонную связь на коротких волнах с Америкой (Москва — Нью-Йорк).
Радиолюбительская работа показала, что короткие волны значительно отличаются от длинных по своим свойствам, по условиям распространения. При изучении их было обнаружено, что они дают возможность передавать электромагнитные колебания в определенном направлении, что еще более снизило необходимую для передачи мощность генераторов и дало много очень существенных преимуществ радиосвязи.
Путь укорочения волны продолжается и сейчас. Несколько лет назад начались опыты связи на ультракоротких волнах (УКВ),—так называется диапазон волн от 1 до 10 м. И тут же обнаружилось, что интереснейшие свойства электромагнитных колебаний — отражаться металлическими зеркалами, собираться в фокус, направляться узким пучком и т. д. — могут быть легче всего использованы при ультракоротких волнах.
В еще большей степени все эти свойства, чрезвычайно выгодные для целей связи, проявились в диапазоне более коротких волн — «сантиметровых». Летом 1931 г. была осуществлена регулярная связь между Дувром (Англия) и Кале (Франция) на волне 18 см. А в прошлом году состоялось открытие коммерческой линии связи через Ламанш — между аэродромами Лимпиа и Сент-Инглевера (56 км) на волне 17,4 см, при мощности передатчика около 20 ватт.
В чем же принципиальная разница между волнами разной длины? — В частоте колебаний переменного тока, питающего антенну. Чем чаще колебания, тем меньше волна. Если так называемые длинные волны излучаются антенной, в которой ток меняется со скоростью меньше 3 млн. колебаний в секунду, то коротким волнам соответствуют частоты в десятки миллионов, а ультракоротким — сотни миллионов колебаний.
С увеличением частоты совершенно меняется картина передачи и приема. Прием УКВ почти совершенно свободен от помех, создаваемых разрядами атмосферного электричества и излучениями различных электромоторов и генераторов. Диапазон УКВ разрешает проблемы «тесноты» в эфире, ибо на нем может разместиться гораздо большее количество одновременно работающих станций, не мешая друг другу. Если в длинноволновом диапазоне между волнами 1 800 и 3 тыс. м можно разместить не более 30 одновременно работающих станций, то в полосе между 15 и 30 см помещаются до 100 тыс. станций.
«Зоны молчания» и фединги (замирание передачи), характерные для коротких волн, на УКВ диапазоне почти исчезают. Аппаратура для УКВ проще, дешевле, портативнее. Передатчик УКВ, смонтированный на специальной лампе, выпущенной недавно фирмой «Филипс», весь умещается на ладони! Он генерирует волну в 75 см.
Возможность концентрации излучаемой энергии в чрезвычайно узкий пучок обеспечивает секретность передачи.
Однако этим не ограничивается значение УКВ. Несколько лет назад произошло событие, поистине потрясшее весь научный мир и открывшее перед ультракороткими волнами новую сферу применения, которая выходит далеко за пределы одной только связи.
И вот заметили, что люди, работающие около мощных генераторов высокой частоты, испытывают какие-то странные влияния. Появляются головные боли. Повышается температура тела. Иногда люди необычайно быстро утомляются, чувствуют упадок сил, сонливость. Иногда, наоборот, они испытывают состояние сильного возбуждения, страдают бессонницей.
Эти явления обратили на себя внимание ученых. Они стали исследовать биологическое действие УКВ.
Первые же опыты иенского ученого Шлифаке дали очень интересные результаты. Работал он на генераторе, сконструированном проф. Эзау. Между пластинами конденсатора колебательного контура, где концентрируется поле высокой частоты, он помещал разных насекомых и мелких млекопитающих. Мухи погибали моментально. Мыши — в течение нескольких секунд, крысы — в 3—5 мин.
Подобные же результаты получил и ленинградский ученый Плотников, экспериментируя с клопами: они погибали в течение нескольких секунд — до 1 мин.
Московскому исследователю Церевитинову удалось мгновенно убивать тараканов при очень небольшой мощности генератора — в 20 ватт и при длине волны в 4,2 м.
Интересные результаты сообщили о своих работах в Ашхабадском зооветеринарном институте доцент Федосеев и аспирант Ермилова. Они применяли генератор Вехсунга и Эзау. При длине волны в 6 м и силе тока в контуре около 4 ампер насекомые и мелкие животные, помещенные в поле конденсатора, погибали в течение самого непродолжительного времени: пауки — мгновенно, тараканы— в 3-8 сек., мухи — в. 16 сек., мыши — в 40 сек., кролики в 480 сек.
Затем Федосеев и Ермилова попробовали применить меньшие дозы облучения (ток в 1 ампер, длина волны 6 м). Они подвергли регулярному облучению крыс, мышей и кроликов. Результаты получились как раз обратные. Животные обнаружили повышенный аппетит, быстро увеличились в весе (на 30—40 проц. больше, чем контрольные экземпляры).
При этом наблюдался усиленный рост шерсти, которая появилась даже у старых облысевших крыс.
Ашхабадские исследователи применили поле высокой частоты для борьбы с накожными паразитами у животных, основываясь на том, что для умерщвления паразитов требуется очень кратковременное воздействие УКВ. Паразиты, гнездящиеся в шерсти кроликов, погибали в течение одной-полутора минут (длина волны 6 м, ток — 4 ампера), тогда как сами кролики, по-видимому, не испытывали никаких болезненных воздействий.
Благотворное влияние поля высокой частоты при кратковременном действии оказалось на старых сгорбленных, потерявших способность двигаться крысах. После систематического облучения они вновь начинали двигаться, и позвоночник выпрямлялся.
Дальнейшие опыты показали, что сильные дозы облучения влекут за собой кастрацию животных, слабые же, наоборот, приводят к повышенной половой деятельности.
Проф. Иеллинеку удалось путем облучения куриных яиц при слабых токах (от 0,4 до 0,5 ампер) добиться значительного ускорения выхода цыплят. К сожалению, мы не располагаем более подробными данными о его опытах.
Многие радиолюбители и ученые исследователи УКВ экспериментировали с зерновыми вредителями — долгоносиками и клещами, как известно, чрезвычайно живучими. Борьба с ними химическими средствами необычайно трудна. Интересные опыты были проделаны недавно проф. М. В. Фроловым в Московском институте инженеров общественного питания и инж. М. С. Вишняковой в Институте электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ). Полная гибель долгоносиков наступала после 2-секундного облучения (длина волны 5,15 м). Клещи оказались устойчивее — они погибали через 30 сек. Личинки огневки гибли мгновенно, разлетаясь с треском, будто от взрыва.
Гибель долгоносиков и клещей в поле высокой частоты зависит от трех моментов: от напряженности поля (измеряемой в вольтах на 1 см расстояния между пластинами конденсатора), от длины волны и наконец от времени облучения.
 |
| Отбор мертвых долгоносиков после облучения зерна ультракороткими волнами. (Всесоюзный институт электрификации сельского хозяйства) Фото Л. Бать |
Из помещаемой здесь диаграммы видно, что при градиенте (напряженности поля) в 2 вольт/см и меньше долгоносики не погибают в течение минуты и дольше. Но уже при градиенте в 3 тыс. вольт на сантиметр полная гибель наступает через 10 сек., а при 6 тыс. вольт на сантиметр — через 3 сек.
Легко представить себе, какую огромную экономию даст введение облучения в практику нашего зернового хозяйства. Осуществление производственной установки на элеваторе, в котором зерно, поступающее на хранение, подвергается облучению, не представляет особых трудностей. Расход энергии при этом будет ничтожным — около 45 коп. в час. По данным «Заготзерна» ежегодно в хранилищах вредители уничтожают не менее 10 проц. зерна. Таким образом введение облучения в практику элеваторного хозяйства сохранит государству десятки миллионов тонн зерна в год.
 |
| Опыты по облучению долгоносиков во Всесоюзном институте электрификации сельского хозяйства. В левой банке — зерно превратилось в пыль от долгого пребывания долгоносиков. В средней банке — зерно изъеденное долгоносиками (черные точки в верхней части банки— долгоносики). В правой банке — здоровое зерно, облученное ультракороткими волнами. Фото Л. Бать |
 |
| Диаграмма, показывающая зависимость уничтожающего действия ультракоротких волн на долгоносиков от напряженности поля высокой частоты |
Обратим внимание на другую диаграмму. Мы видим, что при градиенте в 3 300 вольт/см и длине волн 4,88 м всхожесть зерна возрастает с 54 до 72 проц., а энергия прорастания — с 33 до 38,5 проц.
При другом градиенте, например в 5 460 вольт на сантиметр, всхожесть при секундном облучении увеличилась на 17 проц., а энергия прорастания — на 11 проц.
 |
| Диаграмма, показывающая зависимость энергии прорастания зерна, его всхожести и температуры от времени облучения ультракороткими волнами, |
Чрезвычайно интересные результаты получены у нас и за границей при работе с растениями. Немецкий профессор Гильдебранд один из первых подвергал семена различных растений действию УКВ длиной от 30 см до 1 м. Семена редиски, подвергнутые облучению в течение 15 сек., уже через 2 недели дали плоды, тогда как из обыкновенных семян не удавалось получить плодов даже через 4 недели. Семена подсолнуха после 15-секундного облучения проросли и дали созревшие плоды в течение 6 недель, а семена тыквы через 6 недель дали плоды диаметром до 40 см.
Опыты применения поля высокой частоты для сельскохозяйственных целей ведутся сейчас у нас в нескольких пунктах и дают результаты, напоминающие фокусы индийских факиров. Так радиолюбитель Новоселов заставил семена огородных растений прорасти в течение 20 мин. Он добился даже того, что в течение получаса проросли семена субтропического дерева глядичии, которое обычно всходит только через три года.
*
Ученые доказали также стерилизующее (убивающее бактерии) действие поля высокой частоты. Бактерии молочнокислого и уксуснокислого брожения уничтожались в 3 мин. при длине волны 7,5—8 м и токе 5 ампер. В лаборатории проф. Фролова облученное молоко сохранялось «свежим» в течение месяца при температуре 15—17° Ц. При других условиях облучения молоко, наоборот, очень быстро скисало.
В 1932 г. один из сотрудников Главмяса, радиолюбитель К. М. Вечканов, подверг облучению гнилостные бактерии (протеоз, кишечные палочки), финоз, трихиноз, эхинококки и другие организмы, гнездящиеся в зараженном мясе. Все они полностью погибали после 30-секундного облучения между пластинками конденсатора. Как показали многочисленные исследования, мясо при этом не лишалось ни одного из своих питательных и вкусовых свойств.
Можно уже сказать с уверенностью, что применение УКВ произведет целый переворот в технологии мясной промышленности. Открываются возможности стерилизации и консервирования мяса и мясных изделий путем облучения. Это значит, что громоздкие, медленно действующие и дорогие методы, связанные с большим расходом топлива, варкой мяса в автоклавах под давлением могут быть оставлены. Обработка тонны мяса по методу Генике продолжается в общей сложности около 5 час. и обходится в 90 руб. При облучении на производственной установке УКВ мощностью в 10—15 киловатт время это сократится до нескольких минут, расход же энергии составит не более 8 руб. на тонну.
Огромный результат даст применение УКВ для переработки так называемого условно годного мяса. Достаточно сказать, что при существующих методах обезвреживания его (в фрейбанке) теряется около 50 проц. первоначального веса мяса. В прошлом году например эти потери по Союзу обошлись мясной промышленности около 8 млн. руб.
Серьезнейшие сдвиги намечаются и в методах транспортировки и хранения мясопродуктов. Вполне вероятно, что облучение УКВ сможет устранить необходимость применения дорогих холодильных установок, изотермических вагонов и т. д.
В целом ряде побочных процессов мясного дела облучение УКВ заменит существующие часто весьма несовершенные методы работы. Это — получение стерильной крови, предохранение кишек от моли и плесени, кож — от паразитов, зудня, овода и бактерий, обезвреживание сточных мясокомбинатских вод (облучение вытекающей воды вместо биологической обработки в громоздких дорогостоящих отстойниках) и т. д.
Особенно тщательному исследованию был подвергнут в лаборатории электромагнитных волн при Наркомснабе процесс вытопки животного жира (свиного, бараньего и говяжьего). Жировая ткань, помещенная в поле высокой частоты, начинает .выделять химически чистый жир. При этом выход жира равен почти 100 проц. возможного. Обычно применяемый метод вытопки дает 40 проц. высококачественного жира (вытапливаемого при температуре не выше 60°). До 15 проц. жира остается в так называемой шкваре, из которой путем отжимания получается технический жир. При вытопке же путем воздействия УКВ сырец не нагревается выше 60°, и при этом получается только первосортный жир, в шкваре же остается не более 7 проц.
Сейчас лаборатория по заданию Главмяса уже спроектировала мощную полупроизводственную установку для получения жира с помощью УКВ. Она будет оборудована на территории старого мясокомбината. Производительность этой установки рассчитана на 0,5 т сырца в смену (7 час.).
*
Сейчас во все более широком масштабе делаются попытки применить высокочастотное поле для лечения различных заболеваний. Здесь перед медициной открываются совершенно безграничные перспективы. УКВ свободно проникают в человеческий организм. Проф. Эзау установил, что волны длиной около 3 м повышают температуру тела до 43° и производят сильное нагревание не только наружных, но и внутренних слоев человеческого тела, в частности костей, что крайне ценно при лечении ряда костных болезней. Иенский ученый Шлифаке описывает случаи быстрого излечения нагноительных процессов кожи — фурункулов, карбункулов, флегмон и др. — под воздействием ультракоротких волн.
Другие ученые получили хорошие результаты при лечении с помощью УКВ заболеваний желудочно-кишечного тракта, печени, кожных болезней, экземы и т. п. Многие опыты показали, что УКВ можно применить для лечения нервных заболеваний. Совсем недавно Московский тропический институт добился полного излечения саркомы у крыс, подвергая их облучению. Вполне возможно, что ультракороткие волны помогут вести успешную борьбу с таким грозным бичом, как рак — болезнь, принимающая в последнее время угрожающие размеры.
Поле высокой частоты оказывается губительным для различных бактерий. Но при этом можно установить такой режим этого поля, что оно не будет вызывать болезненных явлений в человеческом организме. Это обстоятельство сулит огромные перспективы в быстрой ликвидации различных инфекционных заболеваний. Опытная лаборатория американской фирмы «Дженераль Электрик Компани» еще в прошлом году сконструировала специальный аппарат для подобной цели.
*
Поле высокой частоты оказывает на различные вещества разное действие. Как показали опыты Шлифаке, Петцольда, Эзау, Коварчика, Раддовица, Рейнболта, Хесселя и др., всякие растворы сильно нагреваются под влиянием УКВ. Чистая дистиллированная вода совершенно не греется, но если к ней прибавить немного соли, температура ее начинает сильно повышаться. Между тем термометр, помещенный в высокочастотном поле, не показывает повышения температуры. Также слабо повышается температура металлов, стекла, фарфора и др. Но тонко измельченные металлы и порошок угля под действием УКВ накаливаются. Жидкие органические растворители кипят. Окись ртути под влиянием поля разлагается на ртуть и кислород. Водные сульфаты меди, никеля, марганца, железа разлагаются с выделением металла или окиси. Лигроин и ароматические углеводороды разлагаются, образуя смоло-подобные продукты. При простом нагревании достигнуть этого не удается.
Изучение действия поля высокой частоты еще только начинается. Мы еще только нащупываем те превращения вещества, которые может повлечь за собой влияние поля. Неясно еще и самое существо происходящих при этом процессов. Согласно теории лейпцигского ученого проф. Дебая молекулы вещества, обладающие положительными и отрицательными зарядами электричества, под влиянием переменных электромагнитных колебаний начинают быстро вменять свое положение в такт этим колебаниям или, как говорят, дезориентироваться. С увеличением частоты колебаний наступает момент, когда молекулы не успевают менять свое положение при перемене направления тока. Тогда для дезориентации молекул начинает затрачиваться часть энергии поля, т. е. вещество начинает поглощать энергию поля. Эта поглощенная энергия и вызывает в нем какие-то физико-химические процессы.
Практически вопрос сводится к тому, чтобы заставить вещество поглощать энергию, т. е. подобрать для каждого данного вещества такую частоту, при которой его полярные молекулы не успевают дезориентироваться.
*
Приведенные здесь далеко конечно не полные сведения об излучении ультракоротких волн, говорят о совершенно исключительном научном и народнохозяйственном значении работ с ними. Мы видим как ультракороткие волны выходят далеко за пределы своей первоначальной области — связи, захватывая самые разнообразные отрасли науки и хозяйства.
Надо сказать, что у нас эта работа ведется крайне замкнуто, разрозненно. Обмена опытом нет. Отдельные исследователи и лаборатории институтов чрезвычайно склонны «секретничать». Они повторяют работу, уже проделанную другими, зачастую открывают уже открытые Америки. Все это только тормозит практическое применение УКВ, призванных очевидно сыграть огромную роль в социалистическом строительстве.
Наши радиолюбители, которым уже принадлежит немалая доля заслуг в развитии науки об УКВ, могут сделать еще многое в этой интереснейшей области. Тем более, что аппаратура — материальная база для экспериментальной работы — достаточно проста и доступна.
Большинство лабораторий наших институтов идет сейчас по пути увеличения мощности своих УКВ — генераторов. Но интереснейшие результаты вроде например проращивания семян в течение нескольких минут были получены при очень незначительных «любительских» мощностях. И наконец если верна теория Дебая (а она никем еще не опровергнута), дело здесь не столько в мощности и времени воздействия, сколько в частоте, в волне, которую нужно подыскать для данного вещества и для данной цели.
Во всяком случае для наших радиолюбителей-коротковолновиков здесь открывается новое обширнейшее поле интересной экспериментальной работы. И кто знает, не нащупают ли они, как это было в области связи с короткими волнами, новые пути, которые откроют еще более поразительные перспективы использования ультракоротких волн.
ОТ РЕДАКЦИИ
В одном из ближайших номеров будет помещена статья об аппаратуре для экспериментирования с УКВ.
Комментариев нет:
Отправить комментарий