Как СССР догнал США в радиотехнике

Противостояние США и СССР шло по многим фронтам и направлениям, но в первую очередь в сфере технологий. Масштабы невидимой войны на полях научных лабораторий были гораздо существеннее открытых столкновений на территории стран третьего мира. Были в этом технологическом соперничестве и совершенно уникальные эпизоды — такие как необычный трюк советской науки в «транзисторной гонке» середины ХХ века.

Радиоламповая революция

Формальным годом рождения электроники как явления следует считать 1883-й, когда знаменитый Томас Эдисон, экспериментируя с осветительными лампами, фактически случайно создал первую радиолампу, открыв эффект, названный впоследствии термоэлектронной эмиссией. Собственно, Эдисон даже не вполне понял, с чем столкнулся. Суть открытия и его потенциал стали ясны несколько позже. А в 1905–1906 годах британский инженер Джон Флемминг и американец Ли де Форест сконструировали первые живые образцы ламповых диодов и триодов, тем самым уже всерьез положив начало электронной науке и индустрии.

Вакуумные радиолампы стали основой электроники на пятьдесят долгих лет, на всю первую половину ХХ века. С их помощью заговорил кинотеатр, появились радиоприемники и радиолы в домах и автомобилях, заработали бесчисленные гражданские и военные системы радиосвязи — от локальных до межконтинентальных. С их помощью начали вычисления первые компьютеры.

Однако были у ламп и катастрофические недостатки — огромное энергопотребление, затруднявшее создание по-настоящему мобильных и портативных устройств, значительные габариты, физическая хрупкость и техническая недолговечность — радиолампы служили недолго, быстро теряя свои характеристики. Несколько сотен часов работы — предел для большинства ламп, а на деле было и того меньше…

Рождение транзистора

Середина ХХ века ознаменовалась появлением полупроводников, и в первую очередь транзисторов. Как случалось с большинством научных открытий, к созданию полупроводников почти одновременно шли разные ученые многих стран. Разработками занимались и советские ученые, и европейские, и даже у новозеландцев и канадцев намечались определенные успехи, однако Нобелевской премией по физике в 1956 году за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта в конечном итоге были награждены три знаменитых американских физика — Уильям Шокли, Уолтер Браттейн и Джон Бардин.

Первая презентация, если так можно выразиться, транзистора произошла в июле 1948 года. Первые несколько лет транзисторы не находили массового применения, но затем стало очевидным их преимущество перед лампами и потенциал безоговорочного вытеснения последних из электронной техники — транзисторы работали при микроскопических по ламповым меркам напряжениях и токах и позволяли создавать компактную, легкую, мобильную и устойчивую к ударам и вибрациям аппаратуру — в первую очередь, разумеется, связную. И в первую очередь военную…

«Догнать и перегнать»

В области полупроводников СССР отставал от США, а в самый разгар гонки вооружений середины века допускать подобное было нельзя. Сверхкомпактная транзисторная электроника открывала широчайшие горизонты — от создания самонаводящихся головок управляемых ракет до систем связи в космической техники, эра которой была на пороге.

Собственно, важно понимать, что проблема состояла не в отсутствии у СССР секрета работы транзистора или его устройства — все это как раз было хорошо известно и понятно. Американские военные изначально не стали настаивать на засекречивании транзистора, да и, как уже говорилось, отечественные ученые шли тем же путем в своих исследованиях. Важно было иное — транзисторы могли проявить все свои достоинства лишь при отработанном массовом серийном выпуске.

Проще говоря, нужно было наладить эффективную полупроводниковую промышленность. И вот тут-то и крылись трудности, на решение которых требовалось много времени, — первые советские транзисторы были очень ненадежны, нестабильны и имели огромный разброс в характеристиках даже в пределах одной опытной партии из пары сотен штук. А американцы в этом направлении к 1950 году уже серьезно продвинулись, благодаря исследованиям таких крупных корпораций, как Texas Instruments, Hewlett-Packard и Motorola, и, разумеется, делиться сугубо производственными секретами не собирались…

Впрочем, применительно к сфере военной техники наше транзисторное отставание было компенсировано — и произошло это весьма необычно!

Стержневые радиолампы Авдеева

Имя Валентина Авдеева не на слуху и мало кому известно. Однако его роль в появлении и становлении советской миниатюрной и сверхнадежной аппаратуры связи для армии и космоса трудно переоценить! Закончив в 30-х годах заводской техникум при знаменитом питерском радиоламповом заводе «Светлана» (существующем и поныне!), где он учился у гуру советской электровакуумной электроники Сергея Аркадьевича Векшинского, Авдеев в 1941 году был надолго отправлен в США для изучения производства радиоламп и приборостроения.

После возвращения Валентин Авдеев разработал уникальный тип радиоламп с совершенно невероятными характеристиками, чего ранее (да и впоследствии!) не делали нигде в мире. Так называемые стержневые радиолампы были очень близки по своим характеристикам к транзисторам — причем к таким качественным, каких еще не делали и в США.

Свои стержневые радиолампы Авдеев предложил в качестве «тупикового», но остронеобходимого временного (!) решения, позволяющего начать создавать миниатюрную и легкую аппаратуру радиосвязи, пока производство транзисторов доводилось до совершенства. Предполагалось, что разработка Авдеева будет востребована в течение нескольких лет, однако на деле вышло, что на его лампах работала фактически вся военная и космическая радиосвязь начиная с 50-х и вплоть до 70–80-х годов в нашей стране! Даже в первых противотанковых управляемых снарядах приемники были построены на авдеевских пентодах — заложенная в конструкцию надежность позволяла выдерживать любые перегрузки!

Стержневые лампы Авдеева представляли собой тоненькие стеклянные цилиндры, ненамного превышавшие по размерам транзисторы той эпохи. Но не стоит думать, что Авдеев примитивно уменьшил классические лампы до тоненьких «трубочек» — ученый создал принципиально иной способ управления потоками электронов внутри лампы. В результате удалось избавиться почти от всех недостатков традиционных ламп, что позволило строить очень надежную, компактную и экономичную по энергопотреблению радиоаппаратуру. Лампы Авдеева были устойчивы к радиоактивному излучению и функционировали в широчайшем диапазоне температур, что предопределило их успех, в том числе и в космической технике.

Еще одно уникальное достоинство стержневых ламп — срок службы. Лампы традиционной конструкции обычно работают в течение нескольких сотен часов и поэтому выпускаются в виде легкосменяемых элементов — испорченная радиолампа легко вынимается из панельки-разъема, в который затем вставляется новая. Этот процесс был знаком каждому советскому владельцу телевизора — когда «ящик» начинал чудить, с него снималась задняя крышка и визуально определялась неисправность — у ламп, которые потеряли вакуум, характерно белели головки, а лампы с перегоревшей нитью накала не светились.

Совсем иными были авдеевские лампы, рассчитанные на работу в течение более пяти тысяч (!) часов! Их контактные выводы представляли собой не жесткие штырьки для установки в разъем, а гибкие провода, которые впаивались в платы! Даже не будучи радиоинженером, нетрудно понять, что конструировать ламповую аппаратуру без возможности быстрой замены компонентов можно было лишь на лампах с фантастической надежностью и необычайно продолжительным сроком службы!

Про ударостойкость стержневых ламп в кругах радистов ходили легенды! Любой, кто служил в армии, не будучи при этом связистом, хорошо помнит ранцевые радиостанции Р-105, Р-107, Р-109 — едва ли не самые массовые военные УКВ-рации. Как и многие другие модели радиостанций, построены они были, разумеется, на лампах Авдеева. Так вот, «эр-стопятки» в своих прочных карболитовых корпусах без ущерба переносили любые падения и удары — их можно было подложить под колесо автомобиля или с размаху пнуть кирзовым сапогом без потери работоспособности! От сильнейших ударов порой переламывались керамические оси конденсаторов настройки, но лампы Авдеева выживали!