День Радио: патенты Маркони и Попова

Не имея большого желания присоединяться к более чем столетнему холивару Попов vs. Маркони, все же воспользуюсь грядущим очередным Днем Радио (который традиционно отмечается в нашей стране 7 мая), чтобы на примерах А.С. Попова и Г. Маркони напомнить почтеннейшей публике о роли патентования «прорывных» научно-технических разработок при выходе на мировой рынок.

Popov film Кадр из фильма «Александр Попов» (1949)

Краткий экскурс в историю изобретения Маркони

Гульельмо Маркони (Guglielmo Marconi) был скорее энтузиастом-экспериментатором радио, чем его изобретателем. Для изобретательства ему не хватало фундаментальных знаний (он не получил общего систематического образования, да и его техническое образование было фрагментарным), зато у него было завидное предпринимательское чутье, упорство и отличная организаторская хватка.

Приблизительно в 1892 г. (в возрасте 18 лет) Маркони узнал о работах Генриха Герца (Heinrich Hertz), в 1888 г. продемонстрировавшего опыты по генерированию и обнаружению электромагнитных волн, от своего соседа – Августо Риги (Augusto Righi), профессора физики в Болонском университете. С тех пор он «заболел» идеей беспроводной связи (отметим, что к тому времени он умел работать с телеграфным аппаратом и знал азбуку Морзе). Повторяя эксперименты Герца, Маркони по предложению Риги применил датчик электромагнитных волн, предложенный в 1890 г. французским физиком Эдуардом Бранли (Edouard Branly), позднее названный когерером. Биографы Маркони считают, что первые удачные эксперименты по фиксации грозовых разрядов и по передаче элементарной информации по радиоканалу он провел в 1894 г., т.е. приблизительно в то же время и с примерно той же аппаратурой, что и британский физик Оливер Лодж (Oliver Lodge), однако документальных подтверждению этому не обнаружено, возможно, потому что он экспериментировал частным образом в имении своего отца Villa Griffone в местечке Pontecchio в Италии и не афишировал их результаты.

В 1895 г. Маркони обратился за финансированием своих работ к министру почты и телеграфа Италии, но получил отказ (резолюция на прошении: «в сумасшедший дом»). В 1896 г. друг семьи – почетный консул США в Болонье Карло Гардини (Carlo Gardini) написал о Маркони послу Италии в Лондоне Аннибалу Ферреро (Annibale Ferrero), который в ответном письме посоветовал не предавать полученные результаты огласке до получения патента и выразил уверенность в том, что в Англии найти финансирование будет гораздо легче (надо сказать, что в детстве Маркони четыре года провел в Англии и неплохо говорил по-английски). В том же году Маркони отправился пытать счастья в Англию. Интерес к оборудованию Маркони обнаружился уже на таможне, откуда сообщили в британское Адмиралтейство, а в дальнейшем куратором и соратником Маркони стал Вильям Прис (William Preece), до этого также экспериментировавший с беспроволочной телеграфией и в то время занимавший пост главного инженера британского почтового ведомства. Как и Маркони, Прис был «практиком», т.е. экспериментатором, а не теоретиком-максвеллианцем, поэтому не был силен в теории радиосвязи. Зато он имел достаточно влиятельные связи и был ориентирован на коммерческий успех.

С помощью Приса Маркони составил и 2 июня 1896 г. подал в Британское патентное ведомство предварительную патентную заявку GB189612039

С точки зрения современной электродинамики, предварительная заявка Маркони выглядит довольно потешно – в ней совершенно серьезно утверждается о возможности передачи высокочастотных радиосигналов через воду и грунт. Возможно, таким образом проявились уже известные в то время сведения о наведении помех в параллельно проложенных телеграфных проводах, физическая природа которых еще не была полностью объяснена, а также американский патент US0350299, выданный в 1886 г., на передачу электрических сигналов через грунт, который, кстати сказать, оказался нарушенным Маркони и впоследствии Маркони был вынужден его выкупить для легального использования своего изобретения в США.

Описание оборудования в предварительной заявке выглядит сумбурно и путано. Значительная часть описания посвящена конструкции уже известного когерера, а понятие антенны отсутствует вовсе. Кроме того, предварительная заявка Маркони не содержит ни одного чертежа. Все это свидетельствует о том, что Маркони при подаче заявки действовал по золотому правилу стартаперов всех времен и народов: «поехали, потом заведем». Кстати, позже подлинник британской предварительной заявки был изъят из архива Британского патентного ведомства и передан на хранение в компанию Маркони. Публично доступной эта заявка стала лишь в 2004 г. после рассекречивания архивов Маркони.

4 июня 1896 г. Прис выступил в Королевском институте Великобритании с лекцией «Signalling through Space without Wires», в которой изложил общую концепцию радиосвязи, при этом технические подробности не раскрывались.

Первая документально зафиксированная передача информации по радиоканалу была проведена Маркони 27 июля 1896 г. в ходе демонстрации работы оборудования чиновникам почтового ведомства Британии, однако конструкция оборудования при этом также держалась в секрете. Первая публичная демонстрация состоялась 2 сентября 1896 г. на равнине Солсбери, в ходе которой дальность передачи составила 0,5 км при использовании ненаправленных антенн и порядка 2,5 км с применением антенн с параболическими рефлекторами. Эта конструкция отражена в заменяющей (полной) британской патентной заявке, поданной 2 марта 1897 г., и в американской патентной заявке US586193, поданной 7 декабря 1896 г. Несуразица с якобы возможным прохождением высокочастотных радиосигналов сквозь воду и грунт в этих документа была устранена, зато появилось утверждение о возможности их прохождения сквозь массу металла, холмы и горы.

Британский патент GB12039 был выдан 2 июля 1897 г., американский патент US586193 – 2 июля 1897 г., а уже 20 июля 1897 г. была учреждена компания Wireless Telegraph & Signal Company, которая занялась коммерческим внедрением радиосвязи. Попытки Маркони получить аналогичные патенты в Германии, Франции и России окончились неудачей – по этим заявкам было отказано вследствие известности предлагаемого технического решения. По мере совершенствования техники радиосвязи, Маркони подал еще много патентных заявок и получил много патентов, часть из которых впоследствии была аннулирована. Список опубликованных патентных документов иллюстрирует высокую патентную активность Маркони.

Краткий экскурс в историю изобретения Попова

А.С. Попов в 1873 г. окончил курс Екатеринбургского духовного училища и поступил в Пермскую духовную семинарию. После окончания общеобразовательных классов семинарии в 1877 г. он поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета, который окончил в 1882 г. со степенью кандидата, защитив диссертацию на тему «О принципах магнито- и динамоэлектрических машин постоянного тока». В 1883 г. он начал работать преподавателем физики, математики и электротехники в Минном офицерском классе в Кронштадте, а в 1890 г. получил приглашение на должность преподавателя физики в Техническом училище Морского ведомства в Кронштадте.

В 1893 г. на Всемирной выставке в Чикаго он присутствовал при демонстрации опытов Тесла. На Электротехническом конгрессе, состоявшемся во время выставки, Эдиссон и Прис демонстрировали решение для беспроводной передачи сигналов с использованием явления электромагнитной индукции, однако дальность связи при этом не превышала 200 м. По пути в Чикаго в Париже он вступил во Французское физическое общество, что позволило ему регулярно получать информацию по актуальным научным вопросам.

Статья Лоджа в английском журнале «The Electrician» была получена Поповым осенью 1894 г. Оценив перспективность когерера в качестве датчика, он взялся за его совершенствование. К апрелю 1895 г. Попов с помощником Рыбкиным определил оптимальную с точки зрения чувствительности конструкцию когерера, ввел обратную связь для встряхивания когерера после его срабатывания и применил приемную антенну длиной около 2,5 м.

Первое документально подтвержденное сообщение Попова о возможности приема радиосигналов было сделано им 25 апреля (7 мая) 1895 г. на заседании Физического отделения Русского физико-химического общества. Это был доклад «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям», протокол которого был опубликован в том же году. Краткое описание конструкции и принципа действия автоматического грозоотметчика Попова содержится также в монографии Д.А. Лачинова «Основы метеорологии и климатологии», вышедшей в свет в 1895 г. В 1896 г. Попов опубликовал объемную статью «Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний» с описанием конструкции, принципа действия и технологии изготовления автоматического грозоотметчика с указанием на возможность его применения для передачи сигналов.

Считается, что 12 (24) марта 1896 г. на заседании Русского физико-химического общества Попов продемонстрировал прием с расстояния 250 м радиограммы из двух слов Heinrich Hertz, однако документально это не подтверждено (в протоколе содержится запись «А.С. Попов показывает приборы для лекционного демонстрирования опытов Герца. Описание их помещено в “Журнале Русского физико-химического общества”»). В марте 1897 г. Попов прочел публичную лекцию «О возможности телеграфирования без проводов» в Морском собрании Кронштадта.

Утверждают, что морской министр Чихачев на прошение Попова о выделении тысячи рублей на работы по радиотелеграфу отказал: «На такую химеру отпускать денег не разрешаю». Однако в середине 1896 г. морским министром стал Тыртов и целевое финансирование работ все же началось.

Опытные образцы передающей и приемной аппаратуры Попова активно испытывались на Балтийском флоте уже весной-летом 1897 г., при этом весной дальность передачи сигналов между кораблем и берегом в Кронштадтской гавани составила 600 метров, а летом – между кораблями в Финском заливе – превысила 5 километров. В ходе испытаний было обнаружено отражение радиоволн металлическим телом (кораблем), оказавшимся между передатчиком и приемником. Это наблюдение позволило Попову предложить способ определения направления на работающий передатчик для радиомаяков и радиопеленгаторов.

Первая документально зафиксированная радиопередача Поповым отдельных телеграфных знаков состоялась 15 сентября 1897 г. в рамках «IV совещательного съезда железнодорожных электротехников и представителей службы телеграфа русских железных дорог», организованного Русским техническим обществом в Одессе. Тем не менее, 19 (31) октября 1897 г. Попов, выступая с докладом «О телеграфировании без проводов» в Электротехническом институте, признал: «Здесь собран прибор для телеграфирования. Связной телеграммы мы не сумели послать, потому что у нас не было практики, все детали приборов еще нужно разработать». Лишь 18 (30) декабря 1897 г. в ходе публичной лекции Попова в Русском физико-химическом обществе была документально зафиксирована передача телеграфным кодом слова «Герцъ».

Попов не патентовал ранние разработки. По-видимому, это было связано с режимом секретности. Позднее он получил один российский и несколько иностранных патентов, относящихся к радиотелефонной связи, однако патентная активность Попова была гораздо скромнее, чем Маркони.

Патентные документы Попова

GB190002797 (A) 1900-04-07
CH21905 (A) 1901-10-31
RU6066 (B) 1901-12-12
FR296354 (B) 1903-01-17
US722139 (A) 1903-03-03

В конце 1898 г. компания Эжена Дюкрете (Eugène Ducretet) начала серийный выпуск корабельных радиостанций системы Попова по заказам военно-морских ведомств России и Франции. Фамилия Попова на серийной продукции французской фирмы свидетельствует о том, что он был компаньоном Дюкрете.

Popov radio

В 1900 г. Попов организовал первую в России радиомастерскую в Кронштадте и возглавил техническое руководство оснащением радиоаппаратурой российского Военно-морского флота. В том же году компания Маркони несколько раз пыталась выйти на Попова с предложением о сотрудничестве, но, судя по отсутствию в личных архивах Попова каких-либо сведений о его реакции на эти попытки завязать деловые отношения, этот контакт так и не состоялся, так что сцена встречи Попова и Маркони в фильме «Александр Попов» (1949), скорее всего, является вымыслом его создателей.

Радиомастерская Попова в Кронштадте и французская фабрика Дюкрете оказались не в состоянии обеспечить растущие требования к количеству и качеству радиооборудования для российских военных ведомств, поэтому в 1904 г. между профессором Поповым, немецкой компанией «Telefunken» (среди учредителей которой были Ф. Браун и К. Сименс) и российским юрлицом компании «Siemens & Halske» был заключен договор об учреждении в Петербурге Отделения беспроволочного телеграфа «Сименс и Гальске», по которому Попов имел право на 1/3 прибыли предприятия.

Кронштадтская радиомастерская позднее была переведена в Петербург и преобразована в Радиотелеграфное депо, затем – в Радиозавод и в дальнейшем стала известной под именем НПО мощного радиостроения им. Коминтерна (сейчас ПАО «Российский институт мощного радиостроения»). Отделение беспроволочной телеграфии компании «Сименс и Гальске» после ряда преобразований было возрождено как Завод им. Н.Г. Козицкого (сейчас ЗАО «Завод имени Козицкого»).

Заключение

Попов и Маркони начали работы приблизительно в одно время, имели одинаковую исходную информацию (публикации Герца, Бранли, Лоджа и т.д.), сходное техническое оснащение, поначалу двигались в одном (с технической точки зрения) направлении, одинаково страдали от недостатка финансирования и примерно одновременно получили первые практические результаты, которые также оказались весьма сходными. Далее их пути разошлись: Маркони бредил трансатлантической радиосвязью и стремился к мировой экспансии, Попов же решал ведомственные задачи в обстановке секретности.

При этом нельзя сказать, чтобы Попов был ученым-бессребреником, как его иногда представляла советская пропаганда в противовес акуле империализма Маркони. В 1900 г. «по высочайшему соизволению» он получил премию в размере 33000 руб. (приблизительно 2 млн. долл. США на сегодняшний день) «за работы по внедрению радиосвязи на кораблях флота», в 1901 г. – звание профессора и должность заведующего кафедрой физики в Электротехническом институте (ЭТИ) с годовым окладом 2200 руб. (приблизительно 133 тыс. долл. США на сегодняшний день), а в 1903 г. – казенную профессорскую квартиру (250 кв. м) в новом жилом доме при ЭТИ. Помимо этого, Попов получал доходы от сотрудничества с Дюкрете и дивиденды от «Сименс и Гальске» (наследники Попова получали дивиденды по этому договору до 1909 г.). В 1905 г. Попов смог купить большое имение неподалеку от станции Удомля в Тверской губернии.

Очевидно, что монетизация изобретения Попова шла в России достаточно неплохо. Тем не менее, отказ от патентования на раннем этапе привел к безвозмездному использованию изобретений Попова в других странах (как минимум, известно о нелицензионном производстве радиостанций системы Попова в США в 1900–1901 гг. и грозоотметчика в Венгрии в 1904 г.) и затруднило выход связанных с Поповым предприятий на мировой рынок. Модель монетизации изобретений Попова опиралась в основном на административный ресурс, а не на патентное право. Различие принципов организации исследований и практической реализации изобретений, которых придерживались Попов и Маркони, в конечном счете, сказалось на масштабе и на финансовом результате от их деятельности.

Гульельмо Маркони построил свою империю – группа его компаний была главным игроком на мировом рынке радиооборудования в первой четверти ХХ в., некоторые из них существуют и по сей день (как подразделения CMC Electronics, Ericsson и Telent). В частности, британская компания Marconi Corporation plc (прямая наследница Wireless Telegraph & Signal Company) была приобретена в 2005 г. компанией Ericsson за 1,2 млрд. фунт. ст.

На внедрение изобретений Александру Степановичу Попову было отпущено судьбой совсем немного времени – он скончался 31 декабря 1905 г. (13 января 1906 г.) в возрасте 46 лет. С именем Попова связаны два предприятия (Завод им. Коминтерна и Завод им. Козицкого), в техническом плане достаточно успешно работавшие в ХХ в., но ориентированные, преимущественно, на внутренний рынок и так и оставшиеся на нем локальными нишевыми игроками.