Aleksandr Stepanovitš Popov

Valmistuttuaan Pietarin yliopiston fysiikan ja matematiikan tiedekunnasta vuonna 1882 Popov jäi yliopistoon valmistautumaan tieteelliseen työhön. Hän opetti fysiikkaa ja sähkötekniikkaa Miinaupseerikoulussa vuosina 1883-1901 ja Kronstadtin laivastohallinnon teknisessä koulussa vuosina 1890-1900. Hänestä tuli fysiikan professori vuonna 1901 Pietarin sähköteknisessä instituutissa, jonka johtajaksi hänestä tuli vuonna 1905. Popoville myönnettiin kunniasähköinsinöörin arvonimi vuonna 1900, ja vuonna 1901 hänestä tuli Venäjän teknillisen seuran kunniajäsen.

Popovin varhaisimmat tutkimustyöt liittyivät dynaamisähkökoneiden tehokkaimman suorituskyvyn analyysiin (1883) ja Hughesin induktiovaa’an kehittämiseen (1884). H. Hertzin elektrodynamiikkaa koskevan teoksen julkaisemisen jälkeen vuonna 1888 hän alkoi tutkia sähkömagneettisia ilmiöitä ja piti julkisen luentosarjan ”Viimeaikaisia tutkimuksia valon ja sähköisten ilmiöiden välisestä suhteesta”. Yrittäessään löytää keinon, jolla Hertzin kokeita voitaisiin tehokkaasti demonstroida suuren yleisön edessä, hän ryhtyi rakentamaan sopivaa ilmaisinta Hertzin oskillaattorin säteilemille sähkömagneettisille aalloille.

Tietoisena siitä, että merivoimat tarvitsivat keinoja langattomaan viestintään, Popov omistautui 1890-luvun alussa ongelmalle, joka koski sähkömagneettisten aaltojen käyttämistä signaalien lähettämiseen. Hän etsi ratkaisua tähän ongelmaan kahdessa vaiheessa: ensinnäkin löydettiin riittävän herkkä sähkömagneettisten aaltojen ilmaisin; toiseksi kehitettiin laite, joka pystyi luotettavasti rekisteröimään Hertz-oskillaattorin säteilemät sähkömagneettiset aallot. Popov valitsi ilmaisimeksi ranskalaisen fyysikon E. Branleyn kehittämän radioaaltojen ilmaisimen, jota myöhemmin kutsuttiin koheraattoriksi. Koheraattori koostui pienestä lasiputkesta, jonka päissä oli kaksi elektrodia ja joka oli täytetty metallilastuilla. Kun koheraattoriin vaikutti sähkömagneettisia aaltoja, viilujen sähkövastus pieneni jyrkästi ja koheraattorin herkkyys väheni. Herkkyys voitiin kuitenkin palauttaa ravistamalla koherenttia kevyesti. Useiden vaivalloisten kokeiden jälkeen Popov onnistui tekemään koheraattorista riittävän herkän ja kätevän sähkömagneettisten aaltojen ilmaisimen. Toinen vaihe saatiin päätökseen vuoden 1895 alussa, kun rakennettiin ”sähköisten värähtelyjen havaitsemiseen ja rekisteröintiin tarkoitettu laite” eli radiovastaanotin (kuva 1). Laite koostui seuraavista osista, jotka oli kytketty sarjaan: koherentti, polarisoitu rele, joka sulki sähkökellon virtapiirin, ja paristo, joka antoi tasavirtaa. Kun koherentin vastus pieneni sähkömagneettisten aaltojen vaikutuksesta, rele aktivoi sähkökellon. Kellon vasara löi ensin kelloa ja sitten koherenttia. Vasaran isku täräytti koherenttia, joka palautui siten herkkään tilaansa. Näin koherentti oli heti sähkömagneettisen signaalin vastaanottamisen jälkeen valmis vastaanottamaan toisen signaalin.

Kuva 1. Koherentti. A. S. Popovin radiovastaanottimen kaaviokuva: (M) ja (N) pidikkeet, joista koheraattori on ripustettu kevyellä kierrejousella; (A) ja (B) koheraattorin platinalevyt; (P-Q) sähköparisto, josta syötetään jatkuvasti jännitettä platinalevyihin polaroidun releen kautta

Kevääseen 1895 mennessä Popov rakensi herkän, luotettavasti toimivan vastaanottimen, joka soveltui langattomaan signalointiin eli radioviestintään. Lähettimenä hän käytti muunneltua Hertz-oskillaattoria, jota viritti Ruhmkorffin kela. Oskillaattorin sauvojen päihin hän kiinnitti 40 cm:n neliön kokoisia metallilevyjä. Signalointi tapahtui Ruhmkorffin kelan syöttöpiirissä olevan kytkimen avulla. Ensimmäiset radioliikennekokeet tehtiin fysiikan laboratoriossa ja sen jälkeen Miinaupseerikoulun puutarhassa. Näissä kokeissa vastaanotin havaitsi radiosignaalit lähettimestä jopa 60 metrin päästä. Kokeiden aikana Popov huomasi, että luotettavan vastaanoton etäisyyttä voitiin kasvattaa kytkemällä vastaanottimeen pystyjohdin eli antenni. Venäjän fysikaalis-kemiallisen seuran fysiikkajaoston kokouksessa 25.4. (7.5.) 1895 hän piti esitelmän keksimästään langattomasta viestintäjärjestelmästä ja demonstroi järjestelmän toimintaa. Raportti hänen esitelmästään julkaistiin sanomalehti Kronshtadtskii vestnikissä 30. huhtikuuta (12. toukokuuta) 1895. Raportti ilmestyi myös vuonna 1895 Zhurnal Russkogo fiziko-khimicheskogo obshchestva -lehdessä (vol. 27, numerossa 8, fysiikan osa) ja vuonna 1896 samassa lehdessä (vol. 28, numerossa 1, fysiikan osa).

Vuonna 1895 tehdyissä kokeissa Popov havaitsi, että hänen vastaanottimensa reagoi myös salamapurkauksiin. Siksi hän rakensi erikoislaitteen, joka tallensi liikkuvalle paperinauhalle ukkosen sähkömagneettisen säteilyn tuottamat signaalit. Tätä myöhemmin myrskyindikaattoriksi kutsuttua laitetta Popov käytti vuosina 1895 ja 1896 tutkiessaan ilmakehän häiriöiden luonnetta. Popovin vastaanotinta ja myrskyindikaattoria säilytetään Leningradin viestinnän keskusmuseossa.

Vuosina 1895-1896 Popov työskenteli rakentamiensa laitteiden parannusten parissa; hän myös piti luentoja ja esitteli laitteiden toimintaa. Kronstadtin satamassa keväällä 1897 tehdyissä kokeissa hän onnistui saamaan aikaan radioyhteyden 600 m:n etäisyydelle, ja saman vuoden kesällä laivoilla tehdyissä kokeissa hän saavutti 5 km:n etäisyyden. Näiden kokeiden aikana Popov havaitsi, että metalliset laivat vaikuttavat sähkömagneettisten aaltojen etenemiseen, ja hän ehdotti menetelmää toimivan lähettimen suunnan löytämiseksi. Vuonna 1897 tekemissään kokeissa hän käytti sähkömagneettisia aaltoja, joiden aallonpituus sijoittuu desimetri- ja metrialueiden väliselle rajalle.

Popov teki samaan aikaan tutkimuksia röntgensäteistä. Hän otti ensimmäisenä Venäjällä röntgenvalokuvia esineistä ja ihmisen raajoista.

Vuonna 1899 Popovin assistentit P. N. Rybkin ja D. S. Troitskii havaitsivat koheraattorin ilmaisevaikutuksen. Tämän efektin perusteella Popov rakensi ”kuulokeviestivastaanottimen” radiosignaalien kuulovastaanottoa varten. Tästä keksinnöstä hänelle myönnettiin venäläinen patentti numero 6066 vuonna 1901. Tämäntyyppistä vastaanotinta valmistettiin vuosina 1899-1904 Venäjällä ja Ducreté-yrityksen toimesta Ranskassa; sitä käytettiin laajalti radioviestinnässä. Alkuvuodesta 1900 Popovin laitetta käytettiin viestintään, kun rautalaiva kenraali Admiral Apraksinin hylkyä poistettiin Goglandin saaren läheltä ja kun jäälautalla mereen joutuneita kalastajia pelastettiin. Tällöin lähetysetäisyys oli 45 km. Vuonna 1901 Popov saavutti 148-150 km:n etäisyyden todellisissa laivaolosuhteissa.

Popovin työ oli aikalaistensa arvostamaa Venäjällä ja ulkomailla. Esimerkiksi hänen vastaanottimelleen myönnettiin kultamitali Pariisin kansainvälisessä teknillisessä kongressissa vuonna 1900. Popovin saavutukset saivat erityisen tunnustuksen Neuvostoliiton ministerineuvoston asetuksessa vuonna 1945. Asetuksessa julistettiin toukokuun 7. päivä radiopäiväksi ja perustettiin A. S. Popovin kultamitali, jonka Neuvostoliiton tiedeakatemia myöntäisi erinomaisesta tutkimuksesta ja keksinnöistä radioalalla. A. S. Popovin kunniaksi nimettyjä laitoksia ovat muun muassa Kronstadtin viestintäkoulu, Leningradin ylempi laivastokoulu, Odessan sähkötekninen viestintäinstituutti, viestinnän keskusmuseo ja radiotekniikan, elektroniikan ja viestinnän tieteellis-tekninen seura. Myös katu, jolla Popov asui Leningradissa, on nimetty uudelleen hänen mukaansa.