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.

---

— Как же мне быть? — повторил Веснин. — Я смогу прийти сюда с завода только в следующий выходной…

Эта старенькая библиотекарша имела своеобразное представление о заводах, познакомившись с ними еще по дореволюционной литературе. И хотя теперь человек с завода в научном зале Публичной библиотеки совсем не был редкостью, она каждый раз с некоторым душевным потрясением переживала этот факт. Подобно матери, долго помнящей первый шаг ребенка и все боящейся, чтобы он не споткнулся и не упал, она не могла забыть тех малограмотных рабочих, которые в первые годы советской власти, попав в читальню, чувствовали себя здесь, словно в диком лесу.

И вот сейчас перед ней стоит человек с завода — следовательно, необходимо ему тут же, немедленно помочь, облегчить ему его поиски нужной литературы. Быстро навела она соответствующие справки и, узнав, за каким номером числятся требуемые журналы, снова улыбнулась:

— Ваши книги у читателя по фамилии Ронин. Это любезнейший человек. Вот он там, у окна, в пенсне с прямоугольными стеклами.

Когда Веснин обратился к указанному читателю, тот мотнул головой, словно отгоняя муху, и уставился неподвижным взглядом на люстру, висевшую под потолком.

Однако, прежде чем озадаченный таким выражением лица в ответ на свою просьбу просмотреть журналы Веснин собрался повторить вопрос, Ронин вскочил, схватил всю пачку книг в охапку:

— Куда… куда отнести их?

— Что вы… позвольте, я сам, — ухватился за ту же пачку Веснин.

— Ну что за счеты, — улыбнулся Ронин, — лишь стало бы охоты.

Стопа толстых, переплетенных в твердый картон томов с грохотом рухнула на пол. Исследователь сошки кленовенькой строго погрозил Веснину пальцем.

— Однажды лебедь, рак да щука везти с поклажей воз взялись… — сощурил свои близорукие глаза Ронин.

— Простите… позвольте, сейчас я все соберу, — сказал Веснин, поднимая с полу книги и журналы.

Ронин возвратился к своему столу у окна, а Веснин стал листать журналы, отыскивая интересовавшие его статьи.

«Ронин, Ронин…» — повторял он про себя.

Эта фамилия была Веснину знакома. Многочисленные рефераты из самых разнообразных областей электротехники и электрофизики в журналах Электричество, Техническая физика и других, подписанные «А. Ронин» или просто «А. Р.», давно обращали на себя внимание Веснина. Молодого инженера занимал вопрос: какова же узкая, непосредственная специальность этого Ронина, который реферировал работы и по структурному рентгеновскому анализу, и по передаче энергии на большие расстояния постоянным током, и по электрической тяге?

Волновой коэффициент

Веснин отодвинул стопку журналов и задумался.

Какой же общей идеей он должен руководствоваться, чтобы создать генератор, сочетающий возможно большие мощности и высокие частоты?

Ответа на этот вопрос он пока не нашел. Надо самому продумать и решить, какой здесь должен быть общий принцип. Он перелистал свою тетрадь и остановился на одной из подчеркнутых им накануне фраз: «Размеры любого современного электронного генератора в тысячи раз меньше, чем длина создаваемой этим генератором электромагнитной волны».

Веснин взял листок бумаги и написал это же положение иными словами: «Длина электромагнитной волны в тысячи раз больше размеров генератора, который ее создает».

«Вот о чем следует подумать: отношение размера прибора к длине волны — это есть волновой коэффициент. Для различных конструкций, для разных приборов волновые коэффициенты различны. К чему же я должен стремиться? Каков должен быть волновой коэффициент у мощного генератора сантиметровых волн?»

Поверх склоненных голов читателей, поверх зеленых абажуров перед мысленным взором Веснина вставала палуба крейсера, какой она была в то светлое раннее утро, когда он покидал корабль.

Сварщик в сером брезентовом комбинезоне, в черной фибровой маске, похожей на рыцарский шлем с опущенным забралом, волочил за собой толстый провод. Став на одно колено, он наваривал рубцы на стальную палубу. Дойдя до борта, он выпрямился, скинул маску и стал бросать в воду огарки электродов.

Дожидаясь катера, который должен был доставить его на берег, Веснин стоял рядом с Рубелем на палубе, глядел и все не мог наглядеться на море.

Каждый раз, когда огарок электрода, брошенного сварщиком, падал в воду, там возникал крохотный холмик, затем впадина, снова холмик, и группа-гряда волн бежала от места падения во все стороны, расширяясь правильными кругами.

На переднем фронте гряды все время отмирают гребни волн, и в то же время сзади возникают всё новые гребни. Они бегут внутри группы, так как движутся быстрее ее, выбегают на передний фронт и, в свою очередь, отмирают. Но за ними возникают еще новые и новые волны, и вся гряда идет вперед и вперед.

Занятый тогда размышлениями о связи между малой групповой скоростью гряды волн и большой скоростью каждой отдельной волны, Веснин слушал и словно не слышал Рубеля.

«Идеи не носятся в воздухе. Они вынашиваются в труде, — вспоминал теперь Веснин слова командира БЧ-2. — Если первый потерпит неудачу, другие будут знать, что подобный метод не приводит к успеху. Новые исследователи пойдут иным путем. Возможно, их тоже постигнет неудача. Но, в конце концов, накопится материал и будет сделано то, к чему другие только стремились».

Веснин вновь видел перед собой невысокого, стройного моряка с обветренным лицом.

«Я недостаточно подготовлен, чтобы самому поставить задачу, — говорил тогда командир БЧ-2. — У меня маленькая, но все, же семья…»

«А что, если, — размышлял Веснин, — увеличить отношение размеров генератора к длине электромагнитной волны, увеличить волновой коэффициент?»

Он вскочил со своего места, вышел из зала и зашагал из конца в конец по коридору.

«Да, все ясно. Надо создать конструкцию генератора с большим волновым коэффициентом… да, с большим волновым коэффициентом», — повторял он про себя с каждым разом все с большей радостью, едва сдерживаясь, чтобы не кричать об этом своем выводе вслух.

Ему захотелось есть. Было уже три часа пополудни. Он сжевал в буфете несколько черствых бутербродов, запил их простывшим жидким чаем и снова вернулся в читальный зал. Ему казалось, что он нашел уже то главное, основное, что составляет самую суть прибора, над созданием которого он решил работать. Он пытался поспорить с самим собой, но все доводы вновь приводили к одному и тому же:

«Надо создать конструкцию генератора с большим волновым коэффициентом, конструкцию, отличную от ныне известных».

Уже погасли люстры, висевшие под потолком, когда Веснин, склонившись у настольной лампы, записывал бледно-лиловыми библиотечными чернилами себе в тетрадь:

«Увеличить волновой коэффициент — вот суть задачи. Важны не абсолютные размеры генератора, а именно отношение размеров к длине волны. Это отношение, то есть волновой коэффициент, и определяет принцип конструкции, структуру электромагнитных полей в ней.

Можно увеличить мощность генератора, повышая напряженность быстропеременных электрических и магнитных сил, которые в нем действуют. Но здесь виден предел: слишком большие электрические силы вызовут пробой — порчу прибора. Можно, сохраняя геометрическое подобие, увеличить размеры генератора — увеличить объем, в котором действуют электрические и магнитные силы. Но при этом возрастет длина волны, упадет частота колебаний. Чтобы увеличить одновременно и мощность и частоту электромагнитных колебаний, надо увеличить отношение размеров генератора к длине производимой им электромагнитной волны. Это совершенно бесспорное положение».

Веснин положил ручку, закрыл тетрадь, Но тут же, словно спохватившись, вновь обмакнул перо в чернила. Он писал так быстро, будто кто-то, не дочитав эти набегающие строчки, мог или хотел опровергнуть их.

«У всех электронных ламп с сетками и у всех известных до сего времени магнетронов волновой коэффициент меньше одной сотой. Если этот коэффициент мал, если размеры генератора много меньше длины волны, то электрические и магнитные силы независимы друг от друга. Это упрощает конструирование. Если же волновой коэффициент генератора будет близок к единице, то в таком генераторе электрические и магнитные силы будут переплетаться самым причудливым образом. Изменение одной силы неизбежно влечет за собой изменение другой».

В наше время эти положения известны специалистам. Но в 1933 году в радиотехнической литературе еще не было опубликовано ничего подобного. Понятна та радость, которая охватила Веснина, когда он самостоятельно пришел к своим заключениям о волновом коэффициенте.