Беспроводные телефоны с британских бипланов времён Первой мировой войны

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.

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.

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.

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], 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 ларингофона
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 (ларингофон) 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.