现代无线电电子学方面所获成就的广泛应用,开辟了进—步发展国民经济的巨大可能性,首先是发展作为我国社会主义经济基础和国防基础的重工业;开辟了苏联人民福利不断提高的泉源。无线电电子学为前所未有的技术进步和各个科学部门的巨大发展开辟了广阔的道路。
1.
无线电电子学对天文学的进一步发展起着良好的作用。大家知道,天文学是一门最古老的科学。在几千年的过程中,天文学家们观测的是天体所发出的可见光线。在观测星球时,天文学家的死敌是环绕着地球的大气层。弥散在大气层中的阳光,长久以来都妨碍着对其他星球的观测。空气流可以引起一些不利的现象,例如星光的闪烁,因之就使天文学仪器所得的形像变坏。云层和雨水则会完全破坏观测的进行。
大气层吸收了大部分辐射到它里面去的电磁能;吸收掉了一次宇宙射线、X射线和短波紫外线——一句话,几乎吸收掉了波长短于紫色光线的一切电磁波。同样,也几乎吸收掉了所有的红外线,只有在可见光谱中最接近红色光线部分的光线才被保留下来。这样,留给天文学家的只是一条极窄的缝口——一个不大的观查宇宙的窗户。
光学天文学装备了最精密的仪器,沿着改善观测方法的道路静静地发展着,直到第二次世界大战的时期。而且在这个时期中,似乎是没有希望能在研究方式上作任何重大的改革。但是,却发生了另外的情况。
战争开始时,在英国东部沿岸地带设立了许多强大的雷达观测站,用来探查由东部海面上飞来的德国轰炸机。有时,当这些飞机在早上出现在海面上,而且飞得很低时,雷达观测站就不能够发现它们。雷达站的屏幕上盖满了杂乱的无线电干扰,由飞机上传来的信号就完全消失在这个背景中,看不出来了。经过长期的研究,确定了在这种情况下所看到的是由太阳发出的非常强大的无线电干扰。太阳原来是一个发射无线电波的源泉。
虽然早在战前即已在无线电公尺波范围内发现了一些最初的微兆,说明有从银河发出的地球外无线电放射的存在,但是对太阳和月球的无线电放射,对星间气体的以及所谓“无线电星球”的无线电放射的深刻研讨,只是在战后年代里才得到广泛的发展。这样,在天文学方面就开始了一个新纪元——产生了无线电天文学。
现代的无线电天文台所能收到的由宇宙空间传来的无线电放射是越来越多了。
在这些天文台里采用着一些所谓无线电望远镜,这就是一些巨大的天线。无线电天文学使我们能对太阳的无线电放射进行系统的观测。我们发现了太阳能发出所有波长由数公厘到10—15公尺的无线电波,而它的发射强度则有极大的变化范围;并且确定了“无线电太阳”不是一个球体,而是更接近—个椭圆体。
研究“骚动”太阳的无线电放射具有特别重大的意义,这使我们有可能来解决许多有关太阳和地球上某些现象的重要问题。例如,在极大程度上影响无线电短波通信的地球上的磁暴现象和地面电离层的剧烈骚动,都与太阳活动性的增高有着密切的关系。因此,对太阳的观测可以成为无线电预报的有效方法。
苏联学者详细研究了太阳气层中的许多现象。例如,他们说明了“平静”太阳的无线电放射,可以用太阳气层中的热辐射来解释。在1947年日全蚀时,苏联研究家们曾在巴西沿海“格利巴也多夫”号轮船上进行了观测,第一次用试验证明了公尺波无线电放射是从太阳的白光环发出的。
2.
银河及偏银河的无线电放射是特别有趣味的。最近十年来,用无线电天文学的方法发现了一百多种无线电放射源泉。主要是由于苏联物理学家和天文学家的工作,现在已经证明了遥远的银河和一些宇宙现象,例如最新星球的爆发,都是无线电放射的源泉。天鹅星座中就有一个这样的强大无线电放射源地,它可以发出比它的光通量里所含能量还大的无线电放射通量,学者们就在这个地方发现了两个碰在—起的银河。
对月球和流星的无线电定位也是同样有兴趣的。这种定位以月球和流星辐射的无线电波和所收反射的纪录为基础。这门新的科学称为无线电定位天文学。用无线电回波法测定的地球与月球间的距离,和用其他一些方法测出的数值是十分符合的。
用无线电定位来研究靠近地球的一些较大的小行星以及对太阳系中大行星进行无线电定位,在理论上是完全可能的。对流星的无线电定位,可以使我们在整个昼夜中,在任何的亮度条件下进行观测,这在许多方面帮助了我们来研究这种有趣的现象。这样,我们能观测到的流星的数目,就比在黑暗中用肉眼或望远镜所能观测到的要多得多。这样就发现了前所未见的,稠密的日间流星雨,证明了流星是属于太阳系的。研究大气上层流星的踪迹使我们可以开始研究速度达每小时一二千公里的电离层风。所有这些研究,都使得我们对大气上层的认识开扩起来。
星间气体主要是一些十分稀薄的氢气,它几乎是透明的。因此用光学的观测不仅一点也不能指出这种气体的浓度,而且连这种气体本身是否在宇宙空间中存在也不能说明。1951年,地球上三个洲的观测者几乎同时藉助银河无线电放射光谱学发现了宇宙中存在这种气体。
用无线电天文学的方法观察星间氢气的放射,可以得到有关星间氢气的浓度以及它在宇宙空间中的分布和运动情况的极为珍贵的资料。
无线电天文学的意义是很难估计的。它可以补充光学天文学所得资料,使之更为详尽;它可以解决天体物理学和星源学上很多新的问题。这门年轻的科学给科学家们一种新的工具,可以用来研究地球大气层及其中所发生的物理过程。
3.
速度高和距离远,是现代空中和海上运输发展的两小特点,这就对导航工具,即引导飞机或海轮航行的工具,提出了极高的要求。
在现代技术中,无线电导航起了巨大的作用。伟大的俄国学者,无线电的发明者A.C.波波夫就是这种导航的创始人。早在1897年,波波夫即已指出,在灯塔上除了用光信号和声音信号以外,还可以加用电磁波信号。无线电技术的发展证实了为航空、航海用的各种无线电导航设备是极有价值的。制造了船上无线电测向器和飞机上用的无线电罗盘,这些仪器可以指示出陆地上工作着的无线电台的方向。在这件事情上,苏联学者是有很大功迹的。他们发明的测量距离的各种方法,奠定了无线电导航系统的基础。这种导航系统已经广泛应用在航空和航海的导航上,应用在探查有用矿物上,应用在大地测量学和水文学上。
无线电电子学的迅速发展,促成了很多新的安全航行系统的建立,如近距离、中距离、远距离的导航系统,超短波无线电标识和无线电测距设备,以及供飞机在夜间或能见度不好的条件下降落用的系统。
用现代机场无线电定位站操纵飞机的飞行和降落,可以提高机场的容量,减少飞机在空中互相碰撞的危险。
由于将无线电定位的方法应用到天文学、大地测量、光谱分析、导航以及电子计算机电路中所提供的技术可能性是有很大价值的。
在气象学方面应用无线电电子学的结果,使得这个科学部门的实际应用范围大大地扩充了,这样就出现了它的一个分支——无线电气象学。
水蒸汽和氧气可以吸收最短的无线电波这件事,在理论上和实际上都是极有趣味的。在雨滴中,在雹子中,甚至在雪花中,都可以发生无线电波被大量吸收的事情。
藉无线电定位器可以测量各种高度中的风速并确定其方向,可以观测云层和雨水,探查雷电放电的所在。采用无线电技术工具和无线电定位工具的新方法,大大地丰富了气象学,将气象学家在以往仅仅能够幻想的事情变为现实。现在他们手中的数据有这么多,要想在短期中把它们结算出来,实际上简直是不可能的。只有电子计算机能够解救他们,因为这种计算机能够在极短时间内计算好由许多气象台送来的一切薮据。这种机器是一种先进的技术成就,而所以能获得这种成就的原因,应该归功于电子学的发展。
4.
电子自动快动机器现在被极有成效地用来解决数学上的问题,解决物理学、应用数学、机械学、化学、统计学以及天文学上的问题。电子快动机器同样也被用来操纵需要精确监督工作状态的复杂的自动化生产过程。
世界上第一部用来解微分方程的机械计算机是科学院院士A.H.克雷洛夫在本世纪初在彼得堡设计制造出来的。这个先进的俄国科学上的成就是世界上闻名的。
今天,计算技术进入了新的阶段。电子自动数目计算机可以保证一亿分之几的精确度,其动作速度可保证每秒钟内对许多十位数字进行几千道计算程序。
现代电子计算机中包含有数千个小巧耐用的电子管,数千个晶体电子放大器和整流器,数千个电子射线管和其他为了“记忆”而必需使用的元件。这里所指的“记忆”,就是在运算的中间过程中,用各种方式记出所给的条件和求得的结果。上述所有的元件装置成了一个统一的复杂机械结构,这种机构目前还需要占很大的地方。
我们可以满怀信心地期待在最近几年内,能够实际使用体积不大的电子计算机。这些机器的体积和重量将小得多,但其可靠性却不亚于大机器。它们将在科学研究所、设计局、以及工业企业和学校中获得广泛的应用。
5.
现代无线电电子学的基础是电真空仪器,这些仪器的动作是与电子流在真空、气体和固体中的流动相关联着的。这些电子流的速度的变化范围很大,几乎可以达到光速。这就保证了在全部过程自动化中起重要作用的快动机器的制造。现代技术同样可以利用电子流能量集中这一特性,获得以数万千瓦计的短时功率或数百、数千千瓦的长时作用功率。所有这些手段使我们可能解决许多任何机械手段都不能解决的问题。
特高频电子真空仪器对无线电电子学的发展有特别重要的意义。这些仪器使得无线电公分波和公厘波电磁能的发生、放大、变频和利用成为可能。
半导体电子仪器具有特殊意义。这些仪器的动作是与自由电子在固体的原子与分子间有组织的通行相关联着的。半导体仪器——晶体电子放大器和振荡器——在无线电技术上实现了一个重要的革命。
现在正在研究改善现有仪器和创造新仪器的方法。藉助于这些仪器,将要建立起明日的技术。在这件事情上,物理学家、化学家以及许多科学部门的活动家都应该对工业部门的工作者进行帮助。
不用真空管和电子管(电子射线管除外)的无线电接收机和电视接收机已经实现了。小巧的固体电子放大器代替了真空管和电子管,因为这些放大器具有许多更大的优点:耐用,消耗能量少,机械上坚固和体积小等。由此而得到的重量减轻和体积减少,大大地扩展了应用无线电电子学技术的可能。小巧的现代晶体三极管的大小,不超过0.01立方公分。
晶体放大器正迅速地排挤着电子管。它们被广泛应用在助听器中,在电话交换机的复杂电路中和数学机器中。
6.
无线电电子学的仪器和方法在利用超音频振荡(人耳可听限度以外的机械振荡)特性方面起着极重大的作用。大自然本身提示我们去利用这种特性。举个例说吧,大家知道蝙蝠具有一种本领,能在漆黑的夜里在架空的电线间和其他障碍物间灵巧的穿行。由特别的实验确定,蝙蝠可以向前放出超音频短暂脉冲,估计一下回波转来所需的时间,它就可以有把握地绕过那看不见的障碍物。在科学上和工业上采用的许多技术仪器,都是以这同一原理为根据的。
法国是第一个在技术上采用超音频振荡的国家。1946年逝世的院士兰热维纳在这个领域中有特别伟大的功迹。
超音频深度计(回声测探器)在世界所有的舰队中都获得了广泛的应用,它开辟了航海和研究海底情况的新纪元。
苏联科学院通信院士C.R.索柯洛夫提出和设计的超音频损坏检查器在科学和生产中都获得了广泛的应用。现在利用这种仪器可以检查水泥建筑物、陶瓷绝缘物以及汽车外胎的质量。
对硬金属以及陶器、石英、玻璃这一类材料的超音频冷加工的方法有很大的发展前途。用这种方法可以相当快地磨制出极硬合金的切削工具,可以琢磨和打光小金属零件,对电真空仪器中的绝缘体和精密力学仪器中的红玉、青玉轴承进行加工。用超音频工作法的生产率要比用金钢锯大好多倍。
超音频振荡可以有效地用来清除烟尘和废气,这件事情对城市中的工厂企业是特别重要的。
最近,生物学家对超音频也发生了兴趣,因为他们证明了,藉超音频可以得到酵母和维他命。
自动控制和遥控技术在设计用以操纵各种各样的生产过程的方法和工具时,大都是以无线电电子学方面的成就为基础的。
只有建立最可靠的和动作过程极简单的设备,才能有效地解决自动技术和遥控技术方面的实际问题。要做到这一点,主要依靠采用无线电仪器、零件和材料的先进制造方法。自动控制和遥远控制工具的一般技术发展水平和无线电技术工业的发展水平是有着相互关系的。
战后时期的特微是生产自动化的迅速发展和转向整个技术操作循环的完全自动化。调整工作、记录和处理测量仪器和记录仪器所得的读数等工作的速度和准确性正在不断提高。
要在国民经济一切部门,特别是工业、动力、运输、通信等部门广泛采用自动控制和遥远控制,必须先 解决科学技术上很多重要的问题,这些问题也大都是或多或少地与无线电电子学的一般发展有联系的。
可以相信,为了完成我国共产主义建设的历史任务,在电子学各个部门从事工作的学者、工人,设计师、工程师、技术员等,必将竭尽全力最有效地去利用这门科学所提供的巨大可能。(李洛童译自1955年4月11目真理报)((苏联)科学院院士 A.E.别尔格)