Aleksandr Stepanovich Popov

Dopo la laurea alla facoltà di fisica e matematica dell’Università di San Pietroburgo nel 1882, Popov rimase all’università per prepararsi al lavoro scientifico. Insegnò fisica ed elettrotecnica alla scuola per ufficiali di miniera dal 1883 al 1901 e alla scuola tecnica dell’amministrazione navale di Kronstadt dal 1890 al 1900. Divenne professore di fisica nel 1901 all’Istituto Elettrotecnico di San Pietroburgo, di cui divenne direttore nel 1905. Popov fu insignito del titolo di ingegnere elettrico onorario nel 1900 e nel 1901 divenne membro onorario della Società Tecnica Russa.

Le prime ricerche di Popov furono dedicate all’analisi del rendimento più efficiente delle macchine dinamoelettriche (1883) e alla bilancia a induzione di Hughes (1884). Dopo la pubblicazione del lavoro di H. Hertz sull’elettrodinamica nel 1888, iniziò uno studio dei fenomeni elettromagnetici e tenne una serie di conferenze pubbliche, “Recenti indagini sulla relazione tra luce e fenomeni elettrici”. Nel tentativo di trovare un modo per dimostrare efficacemente gli esperimenti di Hertz davanti a un vasto pubblico, intraprese la costruzione di un rivelatore adeguato delle onde elettromagnetiche irradiate dall’oscillatore di Hertz.

Ben consapevole del bisogno della marina di un mezzo di segnalazione senza fili, Popov nei primi anni 1890 si dedicò al problema di utilizzare le onde elettromagnetiche per la trasmissione di segnali. La sua ricerca di una soluzione a questo problema si è verificato in due fasi: in primo luogo, un rivelatore sufficientemente sensibile di onde elettromagnetiche è stato trovato; secondo, un dispositivo è stato sviluppato che potrebbe registrare in modo affidabile le onde elettromagnetiche irradiate dall’oscillatore Hertz. Popov scelse come rivelatore il rivelatore di onde radio sviluppato dal fisico francese E. Branley e successivamente chiamato coherer. Il coherer consisteva in un piccolo tubo di vetro che aveva due elettrodi alle sue estremità ed era pieno di limatura di metallo. Quando le onde elettromagnetiche agivano sul coherer, la resistenza elettrica della limatura diminuiva drasticamente, e la sensibilità del coherer era ridotta. La sensibilità, tuttavia, poteva essere ripristinata scuotendo leggermente il coherer. Dopo un certo numero di esperimenti minuziosi, Popov riuscì a fare il coherer in un rivelatore sufficientemente sensibile e conveniente di onde elettromagnetiche. La seconda fase fu completata all’inizio del 1895 con la costruzione di un “dispositivo per la rilevazione e la registrazione delle oscillazioni elettriche”, cioè un ricevitore radio (Figura 1). Il dispositivo consisteva dei seguenti componenti, che erano collegati in serie: un coherer; un relè polarizzato, che chiudeva il circuito di una campana elettrica; e una batteria, che forniva una corrente continua. Quando la resistenza del coherer diminuiva sotto l’azione delle onde elettromagnetiche, il relè azionava la campana elettrica. Il martello della campana ha colpito prima la campana e poi il coherer. L’impatto del martello ha scosso il coherer, che è stato così riportato al suo stato sensibile. Così, immediatamente dopo aver ricevuto un segnale elettromagnetico, il coherer era pronto a ricevere un altro segnale.

Figura 1. Schema del ricevitore radio di A. S. Popov: (M) e (N) supporti ai quali il coherer è sospeso da una leggera molla a spirale; (A) e (B) piastre di platino del coherer; (P-Q) batteria elettrica, dalla quale viene costantemente fornita tensione alle piastre di platino attraverso il relè polarizzato

Entro la primavera del 1895, Popov costruì un ricevitore sensibile, dal funzionamento affidabile e adatto alla segnalazione senza fili, o comunicazione radio. Come trasmettitore usò un oscillatore Hertz modificato eccitato da una bobina di Ruhmkorff. Alle estremità delle aste dell’oscillatore attaccò delle lastre di metallo di 40 cm di lato. La segnalazione veniva effettuata da un interruttore nel circuito di alimentazione della bobina di Ruhmkorff. I primi esperimenti di comunicazione radio furono condotti nel laboratorio di fisica e poi nel giardino della Scuola Ufficiali delle Miniere. In questi test il ricevitore ha rilevato segnali radio da un trasmettitore fino a 60 m di distanza. Mentre conduceva gli esperimenti, Popov notò che la distanza di ricezione affidabile poteva essere aumentata collegando un conduttore verticale, o antenna, al ricevitore. Ad una riunione della divisione di fisica della Società Chimico-Fisica Russa il 25 aprile (7 maggio), 1895, consegnò un documento sulla sua invenzione di un sistema di comunicazione senza fili e dimostrò il funzionamento del sistema. Una relazione sul suo documento fu pubblicata nel giornale Kronshtadtskii vestnik il 30 aprile (12 maggio), 1895. Un rapporto apparve anche nel 1895 in Zhurnal Russkogo fiziko-khimicheskogo obshchestva (vol. 27, numero 8, parte fisica) e nel 1896 nella stessa rivista (vol. 28, numero 1, parte fisica).

Durante i suoi esperimenti nel 1895, Popov trovò che il suo ricevitore reagiva anche alle scariche dei fulmini. Costruì quindi un dispositivo speciale che registrava su un nastro di carta mobile i segnali prodotti dalla radiazione elettromagnetica dei temporali. Questo dispositivo, noto in seguito come indicatore di tempesta, fu usato da Popov nel 1895 e 1896 per studiare la natura delle interferenze atmosferiche. Il ricevitore e l’indicatore di tempesta di Popov sono conservati nel Museo Centrale delle Comunicazioni di Leningrado.

Dal 1895 al 1896, Popov lavorò sui miglioramenti dei dispositivi che aveva costruito; tenne anche conferenze e diede dimostrazioni del funzionamento dei dispositivi. In esperimenti nel porto di Kronstadt nella primavera del 1897, riuscì a stabilire una comunicazione radio su una distanza di 600 m. In esperimenti condotti su navi nell’estate dello stesso anno, raggiunse una distanza di 5 km. Durante questi test, Popov scoprì che le navi di metallo influenzano la propagazione delle onde elettromagnetiche, e propose un metodo per trovare la direzione di un trasmettitore operativo. Nei suoi esperimenti del 1897, ha fatto uso di onde elettromagnetiche con lunghezze d’onda che si trovano al confine tra la gamma di decimetri e metri.

Popov ha condotto indagini sui raggi X nello stesso periodo. Fu il primo in Russia a fare fotografie a raggi X di oggetti e di membra umane.

Nel 1899, gli assistenti di Popov, P. N. Rybkin e D. S Troitskii scoprirono l’effetto rivelatore del coherer. Basandosi su questo effetto, Popov costruì un “ricevitore di messaggi in cuffia” per la ricezione uditiva dei segnali radio. Per questa invenzione gli fu concesso il brevetto russo numero 6066 nel 1901. Questo tipo di ricevitore fu fabbricato dal 1899 al 1904 in Russia e, dalla ditta Ducreté, in Francia; fu ampiamente utilizzato per le comunicazioni radio. All’inizio del 1900, l’apparecchio di Popov fu utilizzato per la comunicazione durante la rimozione del relitto della corazzata General Admiral Apraksin vicino all’isola di Gogland e nel salvataggio dei pescatori che erano stati portati in mare su una banchisa. In questo caso, la distanza di trasmissione raggiunse i 45 km. Nel 1901, Popov raggiunse una distanza di 148-150 km. in condizioni reali sulla nave.

Il lavoro di Popov fu molto apprezzato dai suoi contemporanei in Russia e all’estero. Per esempio, il suo ricevitore fu premiato con una medaglia d’oro al Congresso Tecnico Internazionale di Parigi nel 1900. I risultati di Popov hanno ricevuto un riconoscimento speciale in un decreto del Consiglio dei Ministri dell’URSS nel 1945. Il decreto proclamò il 7 maggio come Giornata della Radio e istituì la Medaglia d’Oro A. S. Popov, che doveva essere assegnata dall’Accademia delle Scienze dell’URSS per ricerche e invenzioni eccezionali nel campo della radio. Le istituzioni che sono state nominate in onore di A. S. Popov includono la Scuola di Comunicazione di Kronstadt, la Scuola Navale Superiore di Leningrado, l’Istituto Elettrotecnico delle Comunicazioni di Odessa, il Museo Centrale delle Comunicazioni e la Società Scientifica e Tecnica di Radio Ingegneria, Elettronica e Comunicazioni. La strada in cui Popov viveva a Leningrado è stata anche rinominata in suo onore.

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