Aleksandr Stepanovich Popov

Na zijn afstuderen aan de faculteit natuurkunde en wiskunde van de Universiteit van St. Petersburg in 1882, bleef Popov aan de universiteit om zich voor te bereiden op wetenschappelijk werk. Hij doceerde natuurkunde en elektrotechniek aan de Mijnofficiersschool van 1883 tot 1901 en aan de Technische School van het Marinebestuur in Kronstadt van 1890 tot 1900. In 1901 werd hij hoogleraar natuurkunde aan het elektrotechnisch instituut van St. Petersburg, waarvan hij in 1905 directeur werd. Popov kreeg in 1900 de eretitel van Elektrotechnisch Ingenieur en werd in 1901 erelid van de Russische Technische Vereniging.

Popovs vroegste onderzoek was gewijd aan een analyse van de meest efficiënte prestaties van dynamo-elektrische machines (1883) en aan de Hughes inductiebalans (1884). Na de publicatie van het werk van H. Hertz over de elektrodynamica in 1888, begon hij met een studie van elektromagnetische verschijnselen en gaf hij een serie openbare lezingen, “Recente Onderzoekingen van het verband tussen Licht en Elektrische Verschijnselen”. In een poging om een manier te vinden om de experimenten van Hertz effectief voor een groot publiek te demonstreren, begon hij met de bouw van een geschikte detector van de elektromagnetische golven die door de oscillator van Hertz werden uitgezonden.

Zich terdege bewust van de behoefte van de marine aan een middel voor draadloze signalering, wijdde Popov zich in het begin van de jaren 1890 aan het probleem van het gebruik van elektromagnetische golven voor de transmissie van signalen. Zijn zoektocht naar een oplossing voor dit probleem verliep in twee fasen: ten eerste werd een voldoende gevoelige detector van elektromagnetische golven gevonden; ten tweede werd een apparaat ontwikkeld dat op betrouwbare wijze de elektromagnetische golven kon registreren die door de Hertz-oscillator werden uitgezonden. Popov koos als detector de detector van radiogolven die was ontwikkeld door de Franse natuurkundige E. Branley en die later coherer werd genoemd. De coherer bestond uit een kleine glazen buis met twee elektroden aan de uiteinden en was gevuld met metaalvijlsel. Wanneer elektromagnetische golven op de coherer inwerkten, nam de elektrische weerstand van het vijlsel drastisch af, waardoor de gevoeligheid van de coherer verminderde. De gevoeligheid kon echter worden hersteld door de coherer lichtjes te schudden. Na een aantal nauwgezette experimenten slaagde Popov erin de coherer om te vormen tot een voldoende gevoelige en handige detector van elektromagnetische golven. De tweede fase werd begin 1895 voltooid met de bouw van een “apparaat voor de detectie en registratie van elektrische oscillaties” – dat wil zeggen een radio-ontvanger (figuur 1). Het apparaat bestond uit de volgende in serie geschakelde componenten: een coherer; een gepolariseerd relais, dat het circuit van een elektrische bel sloot; en een batterij, die een gelijkstroom leverde. Wanneer de weerstand van de coherer daalde onder invloed van elektromagnetische golven, bracht het relais de elektrische bel in werking. De hamer van de bel sloeg eerst op de bel en vervolgens op de coherer. De slag van de hamer schokte de coherer, die daardoor weer in zijn gevoelige toestand werd gebracht. Onmiddellijk na ontvangst van een elektromagnetisch signaal was de coherer dus gereed om een ander signaal te ontvangen.

Figuur 1. Schematische voorstelling van de radio-ontvanger van A. S. Popov: (M) en (N) houders waaraan de coherer is opgehangen door een lichte spiraalveer; (A) en (B) platina platen van de coherer; (P-Q) elektrische batterij, waaruit voortdurend spanning wordt toegevoerd aan de platina platen via het gepolariseerde relais

In het voorjaar van 1895 bouwde Popov een gevoelige, betrouwbaar werkende ontvanger die geschikt was voor draadloze signalering, of radiocommunicatie. Als zender gebruikte hij een gemodificeerde Hertz oscillator die werd opgewonden door een Ruhmkorff spoel. Aan de uiteinden van de staven van de oscillator bevestigde hij metalen platen die 40 cm in het vierkant waren. De signalisatie geschiedde door een schakelaar in het voedingscircuit van de Ruhmkorff-spoel. De eerste experimenten met radiocommunicatie werden uitgevoerd in het natuurkundig laboratorium en vervolgens in de tuin van de mijnofficiersschool. Bij deze proeven detecteerde de ontvanger radiosignalen van een zender tot op een afstand van 60 m. Tijdens het uitvoeren van de experimenten merkte Popov op dat de afstand van betrouwbare ontvangst kon worden vergroot door een verticale geleider, of antenne, aan te sluiten op de ontvanger. Op een bijeenkomst van de afdeling fysica van het Russisch Fysisch-Chemisch Genootschap op 25 apr. (7 mei) 1895, hield hij een verhandeling over zijn uitvinding van een draadloos communicatiesysteem en demonstreerde hij de werking van het systeem. Een verslag van zijn uiteenzetting werd gepubliceerd in de krant Kronshtadtskii vestnik op 30 apr. (12 mei), 1895. Een verslag verscheen ook in 1895 in Zhurnal Russkogo fiziko-khimicheskogo obshchestva (vol. 27, nummer 8, natuurkundig deel) en in 1896 in hetzelfde tijdschrift (vol. 28, nummer 1, natuurkundig deel).

Tijdens zijn experimenten in 1895 ontdekte Popov dat zijn ontvanger ook reageerde op bliksemontladingen. Hij construeerde daarom een speciaal apparaat dat op bewegende papieren band de signalen registreerde die door de elektromagnetische straling van onweersbuien werden geproduceerd. Dit apparaat, later bekend als stormindicator, werd door Popov in 1895 en 1896 gebruikt om de aard van atmosferische interferentie te bestuderen. Popovs ontvanger en stormindicator worden bewaard in het Centraal Museum voor Communicatie in Leningrad.

Van 1895 tot 1896 werkte Popov aan verbeteringen van apparaten die hij had gebouwd; hij hield ook lezingen en gaf demonstraties van de werking van de apparaten. Bij experimenten in de haven van Kronstadt in het voorjaar van 1897 slaagde hij erin radiocommunicatie tot stand te brengen over een afstand van 600 m. Bij experimenten op schepen in de zomer van datzelfde jaar bereikte hij een afstand van 5 km. Tijdens deze proeven ontdekte Popov dat metalen schepen de voortplanting van elektromagnetische golven beïnvloeden, en hij stelde een methode voor om de richting naar een werkende zender te vinden. In zijn experimenten van 1897 maakte hij gebruik van elektromagnetische golven met golflengten op de grens tussen het decimeter- en het metergebied.

Popov deed in dezelfde periode onderzoek naar röntgenstraling. Hij was de eerste in Rusland die röntgenfoto’s maakte van voorwerpen en van menselijke ledematen.

In 1899 ontdekten Popov’s assistenten P.N. Rybkin en D.S. Troitskii het detector-effect van de coherer. Op basis van dit effect bouwde Popov een “hoofdtelefoon-boodschapontvanger” voor de auditieve ontvangst van radiosignalen. Voor deze uitvinding kreeg hij in 1901 Russisch octrooinummer 6066. Dit type ontvanger werd van 1899 tot 1904 vervaardigd in Rusland en, door de firma Ducreté, in Frankrijk; het werd op grote schaal gebruikt voor radiocommunicatie. Begin 1900 werd het apparaat van Popov gebruikt voor communicatie tijdens de opruiming van het wrak van de ijzervloot Generaal Admiraal Apraksin bij het eiland Gogland en bij de redding van vissers die op een ijsschots naar zee waren gedragen. In dit geval bereikte de overdrachtsafstand 45 km. In 1901 bereikte Popov een afstand van 148 tot 150 km. onder werkelijke omstandigheden op een schip.

Popov’s werk werd zeer gewaardeerd door zijn tijdgenoten in Rusland en daarbuiten. Zo werd zijn ontvanger op het Internationaal Technisch Congres te Parijs in 1900 met een gouden medaille bekroond. Popovs prestaties kregen speciale erkenning in een decreet van de Raad van Ministers van de USSR in 1945. Het decreet riep 7 mei uit tot radiodag en stelde de gouden medaille voor A.S. Popov in, die door de Academie van Wetenschappen van de USSR zou worden toegekend voor voortreffelijk onderzoek en uitvindingen op het gebied van de radio. Tot de instellingen die naar A.S. Popov zijn genoemd, behoren de School voor Communicatie in Kronstadt, de Hogere Zeevaartschool in Leningrad, het Elektrotechnisch Instituut voor Communicatie in Odessa, het Centraal Museum voor Communicatie en de Wetenschappelijke en Technische Vereniging voor Radiotechniek, Elektronica en Communicatie. Ook de straat waaraan Popov in Leningrad woonde is naar hem hernoemd.