Реджиналд Фесенден

Рèджиналд Òбри Фèсенден (; 6 октомври 1866 г., Изт. Болтън, провинция Квебек, Канада – 22 юли 1932 г., Хамилтън, Бермудски острови) е канадски и американски изобретател, известен с работата си в началото на развитието на радиото.

Наследството му в областта на радиото включва три значими постижения: първото предаване на звук по радиото (1900 г.), първата двупосочна трансатлантическа радиовръзка (1906 г.) и първото излъчване на развлекателни програми и музика по радиото (1906 г.).

Ранни години

Реджиналд Обри Фесенден е роден на 6 октомври 1866 г. в Източен Болтън, провинция Квебек, Канада. Той е най-голямото от четирите деца в семейството на Джоузеф Елиша Фесенден и Клементина Тренхолм Фесенден. Джоузеф Фесенден е свещеник в Англиканската църква в Канада и през годините семейството се мести от едно място на друго в провинция Онтарио. Когато пораства, Реджиналд става примерен ученик. През 1877 г., на единадесетгодишна възраст, той започва да посещава занятията в колежа „Тринити“ в Порт Хоуп, Онтарио, и учи там в продължение на две години. Когато е на четиринадесет години, Bishop's College School в Ленъксвил предлага на Реджиналд място като учител по математика. По онова време Bishop's College School е училище към университета Bishop's College, разположено на същия терен и в същите сгради. През юни 1878 г. в училището са записани 43 момчета. Така, макар и все още тийнейджър, Фесенден вече преподава математика на малки деца в училището, като в същото време учи със студенти в университета Bishop's College. Общият брой на студентите в университета през учебната 1883 – 84 г. е двадесет и пет студенти (всички мъже). На осемнадесетгодишна възраст Фесенден напуска университета без диплома, въпреки че е „свършил почти цялата необходима за това работа“. Заради липсата на диплома Фесенден страда по-късно в работата си. При създаването на катедра по електроинженерство в университета „Макгил“ в Монреал, Фесенден не е одобрен за ръководител на катедрата, а е предпочетен негов американски колега с диплома.

През следващите две години работи като главен и единствен учител в института „Уитни“ на Бермудските острови. По това време се сгодява за Хелън Трот.«The Inventions of Reginald A. Fessenden: Part VI» , Radio News, June 1925, pages 2216—2218, 2274, 2276. Двамата се женят през септември 1890 г. и по-късно по-късно им се ражда син, Реджиналд Кенели Фесенден.

Начало на професионалния живот Класическото образование на Фесенден не му осигурява достатъчно научно и техническо обучение. Заинтересован от подобряването на уменията си в електроинженерството, той се премества в Ню Йорк през 1886 г. с надеждата да получи работа при известния изобретател Томас Едисън. Както по-късно казва Фесенден в автобиографията си, при първия опит му е отказано, защото на думите му в заявлението: „Не знам нищо за електричеството, но се уча бързо“, Едисън отговаря: „Имам достатъчно хора, които не разбират нищо от електричество.“ Въпреки това Фесенден упорства и до края на годината е нает като помощник-изпитател в машиностроителния завод на Едисън за производство на оборудване за полагане на подземни електрически мрежи. Той бързо доказва своите способности и получава редица повишения и премествания на по-отговорна работа. В края на 1886 г. Фесенден започва работа директно под ръководството на Едисън в новата изследователска лаборатория в Уест Ориндж, Ню Джърси, като младши техник. Темите на проектите са широки, трябва да се намерят решения на проблеми в областта на химията, металургията и електроенергетиката. Въпреки това, през 1890 г., изправен пред финансови проблеми, Едисън е принуден да уволни повечето от лабораторния персонал, включително Фесенден.«The Inventions of Reginald A. Fessenden: Part VIII» , Radio News, August 1925, pages 156—158, 237.

Благодарение на богатия си практически опит Фесенден без проблем си намира работа в редица производствени компании, а през 1892 г. получава назначение за професор в новосъздадения факултет по електротехника в Университета „Пърдю“ в Уест Лафайет, Индиана, благодарение на това, че помага на корпорацията Westinghouse да инсталира осветление на Световното изложение в Чикаго. Скоро след това Джордж Уестингхаус лично наема Фесенден на новосъздадената длъжност ръководител на катедрата по електротехника в Университета на Западна Пенсилвания (днешния Питсбъргски университет).«The Inventions of Reginald A. Fessenden: Part XI» , Radio News, November 1925, pages 590—591, 712—718.

Дейност в областта на радиото В края на 90-те години на XIX в. в пресата започват да се появяват съобщения за успеха на Гулиелмо Маркони в разработването на практически радиоприемници и предаватели. Фесенден също решава да експериментира в тази област и скоро стига до извода, че може да разработи много по-ефективна система от предавателя с искрова междина, комбиниран с приемник с кохерер, използвани от Оливър Лодж и Маркони. През юни 1900 г. Фесенден подава патентна заявка за подобрение на избирателния кръг, а Никола Тесла подава подобна заявка малко по-късно следващия месец.Самохин В. П. Памяти Реджинальда Фесендена (с приложением «Александерсон Эрнест») // Наука и образование, научное издание МГУ им. Баумана, 8 август 2012 г.

Договор с метеорологичното бюро и първо предаване на звук по радиото През 1900 г. Фесенден напуска Питсбъргския университет и сключва договор с Националната метеорологична служба на САЩ (United States Weather Bureau) за създаването на мрежа от крайбрежни радиостанции за предаване на метеорологична информация. По силата на договора Метеорологичното бюро има достъп до патентите на Фесенден, но той остава техен собственик. Основното му внимание е насочено към усъвършенстване на телефонния апарат и приемник и той се отказва от използването на кохерер с метални стърготини като детектор. Изобретеният от него баретер съдържа много тънка платинена нишка, през която от батерията преминава ток за нагряване и ток с висока честота от приемната антена. Използван е участъкът от волтамперната характеристика на баретера с максимална нелинейност, което осигурява изправяне на високочестотния ток. Получените нискочестотни промени на тока се приемат на ухо от телефонна слушалка, свързана последователно към веригата на батерията. Малко по-късно Фесенден изобретява по-ефективен електролитен детектор. В същото време той разработва хетеродинния метод за приемане, при който се отделят звуковите биения между високочестотни токове с близки честоти. Въпреки това методът първоначално не намира приложение поради липсата на стабилни генератори на незатихващи трептения.

Отначало се работи на остров Коб (щат Мериленд), разположен на река Потомак на около 80 km от Вашингтон надолу по течението. Тук на 23 декември 1900 г. Фесенден, като експериментира с искров предавател, включен към антената през въгленов микрофон, осъществява предаване на звуков сигнал на разстояние от 1 миля. Методът получава наименованието „амплитудна модулация“. Качеството на звука е лошо, но възможността да се предава звук е доказана, а за подобрение на качеството Фесенден започва опити с модулация на незатихващи колебания със звуков сигнал.Меркулов В. Когда радио «заговорило» // Радио, 2007. — № 10. — С. 6—9.

През 1902 г. Фесенден патентова принципите на хетеродина и микрофотографията, искровия разрядник на предателя с гасене на искрата със струя въздух, антенен превключател от примане на предаване, антена (която по-късно е използвана на станциите, осъществили трансатлантическа радиовръзка), и други устройства. Главният патент под названието „Апарат за предаване на сигнали с помощта на електромагнитни вълни“ (патент на САЩ № 706747) описва речеви модулатор на електромашинен предавател с честота 50 kHz. Използва се специално проектиран въгленов микрофон, предназначен за пропускане на радиочестотни токове до няколко ампера.

Работата по договора се разширява, построяват се нови станции по атлантическото крайбрежие в Северна Каролина и Вирджиния и се очаква реализирането на големи печалби. Шефът на Метеорологичното бюро иска да получи половината от печалбата от патентите на Фесенден, но той не се съгласява и анулира договора през август 1902 г.

Компанията NESCO и първата двустранна трансатлантическа връзка

Двама заможни бизнесмени от Питсбърг, Хей Уокър мл. и Томас Х. Гивън, се съгласяват да финансират работата на Фесенден при условие, че той представи изобретенията си от името на National Electric Signaling Company (NESCO). Една от основните цели на NESCO е да създаде стабилна двупосочна трансатлантическа безжична телеграфна връзка между Америка и Англия. За тази цел е построена една станция в Брант Рок, Масачузетс, и друга в Махриханиш, Шотландия. Станциите са оборудвани с мачтови антени с височина 128 m, изработени от стоманени тръби, укрепени с метални въжета. На върха на мачтата е имало „чадър“ – капацитивен товар. В опъващите въжета са вградени изолатори, а мачтата е поставена на пиедестал, изработен от редуващи се слоеве бетон и керамика.

През януари 1906 г. Фесенден, използвайки своя роторно-искров предавател, осъществява първата двупосочна трансатлантическа радиовръзка, изпреварвайки Маркони, който към този момент е осъществил само еднопосочна връзка. Публичната демонстрация на трансатлантическата комуникация за представители на потенциален купувач и журналисти обаче не се състои, тъй като към насрочения час през декември 1906 г. силна буря срутва мачтата в Шотландия.

Предавател на алтернатор и първо радиопредаване

Проблемът с генерирането на мощни радиочестотни трептения при експериментите за предаване на звукови сигнали е решен чрез използването на машинни генератори на променлив ток (алтернатори), но работеща с по-висока скорост и генериращи ток с честота от десетки килохерца.

Фесенден сключва договор с General Electric (GE) за проектиране и производство на серия високочестотни алтернатори. През 1903 г. Чарлз Щайнмец от GE представя алтернатор на ток с честота 10 kHz, който е пригоден за експерименти, но не и за практическо използване. Искането на Фесенден на по-бърз и мощен алтернатор е предадено в GE на младия инженер Ърнест Александерсън, който през лятото на 1906 г. представя своя алтернатор на 50 kHz, но с мощност малко по-ниска от необходимата. През август 1906 г. Фесенден започна да тества предавателя с този алтернатор, а през есента параметрите на алтернатора са доведени до 500 W на честота 75 kHz.

На 21 декември 1906 г. предавателят с алтернатор в Брант Рок е показан на ръководителите и инженерите от компаниите AT&T, GE, Western Electric, Westinghouse Electric (WHE), включително и на изобретателя Елиу Томсън (Elihu Thomson), а също и на кореспондентите на нюйоркските вестници. Демонстрирана е възможността той да се използва за безкабелна телефонна връзка, включително и за свързване на кабелните телефонни мрежи една с друга. Проведени са и сравнителни тестове за качеството на предаване на телефонен сигнал по радио и кабел до град Плимут (Масачузетс) на разстояние от 25 km.