Вл.П. Глушко, Вл.Вл. Глушко, Вит.Вл. Глушко
Радиосвязь на продольных электромагнитных волн
Предварительные замечания
        При использовании радиосвязи в практической космонавтике ярко высветилась проблема слишком малой величины скорости распространения радиоволн, необходимой для целей оперативного управления космическими аппаратами. Проблема актуальна даже для масштабов Солнечной системы.
        Например, радиосигнал, посланный космическим аппаратом Пионер-10, при прохождении им орбиты Юпитера, доходил до Земли, примерно, за 42 минуты. Аппарат в этой точке Солнечной системы двигался с скоростью равной 36.7 км/с. Пока радиосигнал шёл от него к Земле, аппарат пролетал 92,5 тысячи километров (треть расстояния от Земли до Луны). То, что могло произойти с ним на этом пути, можно было констатировать просто как факт, поскольку вмешаться в эти события невозможно, используя современную радиосвязь. Иными словами, при такой мизерной величине скорости радиосигнала оперативно управлять космическим аппаратом на указанном расстоянии не представляется возможным. Заметим, что расстояние от Земли до границы Солнечной системы радиоволна, излучённая аппаратами Пионер-10 и Пионер-11, преодолевает за 40 суток.
        Для масштабов Вселенной радиоволна является не только слишком тихоходным носителем сигнала, а просто анахронизмом. Действительно, при её использовании для связи с другой цивилизацией, находящейся внутри нашей галактики, ответа инопланетян на послание землян пришлось бы ждать сотни, а то и десятки тысяч лет. Только поэтому существующие программы по поиску внеземных цивилизаций (проект SETI) терпят фиаско. Для нужд космонавтики нужна более быстрая связь.
        При этом несомненно одно, что скорость её сигналов должна превышать скорость радиоволн уже не в разы, а на порядки, иначе она становится бессмысленной в масштабах Вселенной. Именно высочайшая скорость сигнала, в миллиарды раз превышающая скорость света, будет основной отличительной особенностью этой, воистину космической, технологии связи.
        В связи с изложенным выше возникает непростой вопрос. Есть ли что-либо реальное в арсенале современной научно-технической базы земной цивилизации, что могло быть положено в основание решения указанной проблемы? Есть ли к этому хоть какие-то научные предпосылки, невзирая на строгие запреты релятивисткой физики?
        При ответе на эти вопросы можно лишь утверждать, что новая технология космической связи будет создана только в случае, если природа окажется устроена таким образом, что в ней космическое пространство будет материально. Именно в таком пространстве возможен (вероятен) волновой процесс, скорость распространения которого могла бы превышать скорость радиоволн (света).
        Действительно, по современным физическим представлениям, радиоволна или свет – это свободный полёт особых частиц-фотонов через пустое (нематериальное) пространство с максимально возможной скоростью, превышение которой строго запрещено релятивизмом. Иными словами, положительный ответ на вопрос о возможности создания действенной космической связи кроется в проблеме физической сути понятия «пустое космическое пространство».
Научные основания средств радиосвязи на продольных электромагнитных волнах
        Если оглянуться назад лет на 100 и посмотреть на историю развития физической науки (начиная, например, с 1905 года и по настоящее время), то можно разглядеть очень быструю эволюцию физической сути понятия «пустое космическое пространство». С 1905 года в воображении учёных и философов, доминировавших в физической науке, пространство представляло собой лишь свою математическую абстракцию, лишённую каких-либо физических свойств, некое «ничто» или своеобразную «пустоту сосуда», из которого убрано всё материальное.
        Нематериальность пространства лишала любые формы материи возможности взаимодействия с ним. Напомним, что взаимодействие материи и пространства запрещал принцип относительности, на основе которого была создана релятивистская физика.
        Но постепенно, с развитием физики и пополнением её экспериментального багажа, теоретикам пришлось всё же наделять это «ничто» некоторыми материальными свойствами, а, тем самым, превращать «пустоту сосуда» в реальное физическое пространство, в так называемый физический вакуум. С таким пространством материя уже могла взаимодействовать, а, следовательно, появлялась возможность изучать его свойства, одним из которых мог оказаться искомый волновой процесс.
        В 1918 году физики-теоретики впервые наделили пространство такими свойствами: ими оказались его метрика и кривизна. Это произошло с созданием общей теории относительности. Теперь пространство и материя могли взаимодействовать друг с другом. Образно говоря, материя определяла метрику и кривизну пространства, а пространство устанавливало траектории движения материальных тел.
        С развитием квантовой механики выяснилось, что это «ничто» всё же есть очень сложное природное образование, поскольку из неё рождается сама материя. Появились такие понятия как «море» частиц Дирака, виртуальные частицы и нулевые колебания вакуума и многое тому подобное.
        В последние годы выяснилось, что наблюдаемые самые общие свойства движения материи в пространстве (разбегание галактик) невозможно объяснить без некой особой «темной материи», как одной из характеристик физического вакуума. А недавние астрофизические открытия указывают уже на то, что свойства физического вакуума изменяются во времени, что пространство расширяется с ускорением. Иными словами, к свойствам физического вакуума необходимо добавить ещё и наличие «тёмной энергии». Вдобавок к этому, если учесть, что космическая пустота заполнена светом, идущим от всего сонма звёзд вселенной, а так же имеет плотный фон реликтового излучения, то становится понятной вся сложность устройства этого материального тела, каким является физический вакуум.
        И сейчас, в наше время, «пустота сосуда» уже перестала быть пустотой, как таковой. Теперь это определённый (конкретный) объект, наделённый специфическими свойствами, который подлежит изучению, как любое другое материальное тело. И (повторимся) вполне возможно,что одним из свойств этого природного объекта будет некий волновой процесс, скорость распространения которого может значительно превышать скорость света.
        В поиске указанного волнового процесса можно опираться на следующие факты. Одним из основных свойств физического вакуума является то, что он представляет собой основу (а так же арену) всех известных физических полей. При этом гравитационные, электрические и магнитные поля могут простираться от своих источников на бесконечно большие расстояния. И этот процесс продолжается даже в том случае, когда источники полей уже перестали существовать.
        Более того, по современным представлениям, электрические и магнитные поля могут взаимно превращаться, образуя собой единое электромагнитное поле – фотоны. Указанное полевое представление возникло вследствие именно такой интерпретации физической сущности закона электромагнитной индукции Фарадея.
        Заметим, что сами основатели электродинамики – Фарадей и Максвелл – думали совершенно иначе. Они полагали наличие структуры у магнитного поля, которая образуется в электромагнитном эфире, заполняющим собой всё мыслимое космическое пространство (предтеча физического вакуума), при движении в котором заряженных частиц на них действуют особые электрические силы (впоследствии названные силами Лоренца), образующие ЭДС индукции. Именно эти силы (ЭДС индукции) Герц, Вебер, Эйнштейн и др. отождествили с возникающим из ниоткуда вихревым электрическим полем. Так появились две интерпретации закона электромагнитной индукции Фарадея: полевая и генераторная.
        Однако, если предположить, что Фарадей и Максвелл правы, то явление электромагнитной индукции Фарадея сводится только к механизму взаимодействия электрических зарядов с магнитным полем (силам Лоренца). В этом случае так называемую «электромагнитную» волну (свет и радиоволну) следует рассматривать только как волну магнитную. В такой магнитной волне нет электрической составляющей (нет явления взаимопревращения полей).
        При распространении магнитной волны через материальные объекты (относительное перемещение волны и электрических зарядов в материальных телах) в них возникает движение электрических зарядов. Заряды движутся только под действием сил Лоренца, а не за счёт образования «индуцированного» вихревого электрического поля.
        Заметим, что силы Лоренца перпендикулярны как к вектору напряжённости магнитного поля, так и к вектору относительной скорости их движения. Следовательно, такая магнитная волна являет собой волну поперечную.
        Из кинематики волновых процессов волн различной физической природы известно, что если есть среда, в которой возможно распространение поперечных волн, то в этой среде возможно образование и продольных волн (но не наоборот!). Таким образом, если в физическом вакууме распространяется поперечная магнитная волна, то в нём возможно образование продольной волны, которой может быть волна электрическая (закон Кулона). И вот почему.
        С одной стороны, основанием для отказа от существования электромагнитного поля (идеи взаимопревращения полей) послужили многочисленные опыты с магнитными полями, в которых выявились их новые свойства. Часть таких опытов уже была хорошо известна научной общественности и требовала только своего объяснения. К ним относились: опыты Фарадея с униполярной машиной, опыт Геринга, эффект Бью-Ли, эффект передачи энергии магнитным полем в трансформаторах, опыты Сигалова (Ферганский университет, поставлено более 10 экспериментов), опыты Николаева (Томский университет, поставлено более 30 экспериментов) и многие другие.
        А так же опыты, поставленные в нашей лаборатории: явление взаимодействия магнитной волны с токами проводимости, свойства униполярной магнитной индукции, эффект проникновения магнитного поля без ослабления через сплошные ферромагнитные экраны, явление зарядового эквивалента, эффект продольного действия магнитных полей на заряженные частицы и многие другие эксперименты.
        Из объяснения этих опытов следовало, что движение зарядов происходит только в результате взаимодействия электрических зарядов с магнитным полем, за счёт действия сил Лоренца. Но никак не под воздействием индуцированного вихревого электрического поля. Более того, магнитное поле имеет внутреннюю структуру, которую хорошо отражают силовые линии, предложенные Фарадеем. Иными словами, от аморфного представления магнитного поля необходимо отказаться.
        С другой стороны, в динамике сплошных (упругих) сред хорошо изучены механизмы образования волновых процессов, связанных с распространением в них как продольных, так и поперечных волн. Эти процессы зиждятся на понятии «деформации» тела. При этом речь идёт об отношении сил, действующих на единичный объём вещества среды при продольной деформации вещества тела и при его сдвиге. То есть об отношении модуля упругости вещества к модулю сдвига.
(В своё время проф. А.А. Денисов ввёл понятие «электрострикционной» волны, представлявшую собой продольную деформацию вакуума, а его ученик А.В. Шапошников сумел экспериментально эти волны обнаружить. Статья А.В. Шапошникова «Школьные опыты по антирелятивизму» была опубликована в Демиурге N 2 2003 г. Примечание редактора)
        Именно это отношение определяет отношение скоростей распространения продольной и поперечных волн в среде. При этом скорость распространения продольной волны всегда выше скорости распространения поперечной волны. В случае физического вакуума это будет отношение между величинами зарядов, создающими электрические и магнитные силы одной и той же величины.
        Иными словами, это отношение равно числу электромагнитных единиц заряда (системы СГСМ) к одной электростатической единице заряда (системы СГСЭ). Из теории и практики электричества известно, что это отношение равно (по абсолютной величине) квадрату скорости света, то есть оно равно 9*1016. Следовательно, во столько же раз скорость электрической (продольной) волны выше скорости магнитной (поперечной) волны (или скорости света).
        Разница огромная. Так, если свет (магнитная волна) пересекает нашу галактику «Млечный путь» за 100 000 лет, то продольная электрическая волна – 3,5 миллисекунды. Приведённое выше рассуждение является достаточной теоретической основой для принятия решения о начале исследований и работ по созданию действенной космической техники связи.
(Кстати, заметим, что обратная «квадрату скорости света» величина есть произведение двух характеристик вакуума – диэлектрической и магнитной постоянной, то есть некая константа вакуума и именно так её понимал Максвелл, это потом она стала квадратом скорости. Примечание редактора.)
Варианты решения поставленной задачи
        При разработке устройств генерации электрических волн (излучателей) укажем на следующее обстоятельство. У многих авторов, создающих генераторы электрических волн, в основании механизма образования волнового процесса лежит закон Кулона, с обратной квадратичной зависимостью напряжённости электрического поля от расстояния. По сути, конструкция таких излучателей представляет собой устройство, создающее в своей активной зоне переменный во времени электрический заряд. Частота изменения заряда во времени выбирается достаточной для передачи информации.
        Общеизвестно, что работы данного направления зашли в тупик. Исследования велись такими специалистами, как док. В. И. Докучаев (Москва), проф. А.В. Чернецкий (Москва), акад. РНА Р. Авраменко (Москва), док. Э. Гране (Берлин), док. Эдвардс (США), док. Х. Путхов (США) и др. Данный факт объясняется тем, что при создании электрического заряда, сосредоточенного в небольшой области пространства, вокруг него образуется пространственный (объёмный) электрический заряд противоположного знака, при этом суммарное электрическое поле от двух указанных зарядов практически равно нулю в любой точки пространства.
        Мы же эту задачу решаем иначе, на основе силового взаимодействия магнитной волны с током проводимости. Поскольку такое взаимодействие есть периодический процесс, то из области взаимодействия переменного магнитного поля магнитной волны с электротоками активной зоны расходятся «волны деформации» физического вакуума – электрические волны. В конструкции наших излучателей магнитная волна является своеобразным инициатором генерации электрических волн.
        Конструктивно наиболее простые технические решения генераторов электрических волн получаются при использовании оптического диапазона света в качестве инициаторов волнового процесса. Отметим, что при этом теоретически напряженность электрического поля продольной волны (так же, как и магнитной) обратно пропорциональна первой степени от расстояния.
        Были разработаны и изготовлены различные конструкции генераторов. Мощность их излучения (расчётная) на срезе активной зоны не превышала 0,1 – 0,5 милливатт (по сути, это полная суммарная мощность электротоков, которая подводилась к активной зоне). Работа генераторов оценивалась по эффекту от воздействия продольной электрической волны на различные вещества, в том числе на радиоактивное вещество и на живую материю (см. Изменение интенсивности радиоактивного распада под действием продольных электромагнитных волн http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/12139.html ).
        При проектировании антенны приёмника продольной электрической волны были исследованы на применимость и апробированы различные известные физические эффекты, которые можно было бы положить в основание её конструкции. Помимо этого были выдвинуты (предложены) некоторые гипотезы о свойствах электрических полей и волн и поставлены опыты по их проверке. Часть гипотез подтвердилась. При этом следует отметить, что набор неизвестных ранее свойств у электрических волн не уступает арсеналу свойств, которые были открыты у магнитных волн.
        В настоящее время проходит теоретическое и экспериментальное исследование идея двухступенчатого преобразования энергии электрической волны в энергию электрического тока проводимости с последующей генерацией им переменного магнитного поля. Идея достаточно перспективная и может быть положена в конструкцию рабочей антенны приёмника электрических волн широкого диапазона частот, достаточного для приёма информации.
        Предварительные исследования антенны показали, что, при глубокой экранировке от стационарных электрических полей, а так же любых магнитных полей, антенна регистрирует электрические волны разной интенсивности, идущие со всех участков неба, на которые она направлена. Конструктивно данная антенна является направленной антенной, то есть регистрирующей волны, распространяющиеся вдоль её оси симметрии.
        Специальные исследования показали, что внутренние шумы антенны и аппаратуры, усиливающей выработанный ею сигнал, не имеют ни какого отношения к принимаемым «сигналам» из космоса. Фиксация излучения, идущего от различных участков неба, указывает на то, что, если это не естественные природные шумы звёздных объектов или процессов, происходящих в космическом пространстве, то цивилизаций, ведущих радиообмен между собой, действительно много.
        Антенна требует проведения специальных исследований с целью изучения всех её свойств и совершенствования конструкции. Конечно же, даже сейчас, т.е. с уже имеющейся конструкцией антенны можно перейти к работам по расшифровке регистрируемых ею «сигналов».
        Помимо этого необходимо продолжить работы по состыковке генератора электрических волн с их приёмником, с целью создания полноценного канала космической связи. Действительно, в настоящее время имеется излучатель электрических волн, работающий в диапазоне частот от 1014 до 1016 герц (видимой части спектра света). Тогда как приёмник волн, основанный на магнитной индукции, работает на частотах до 106 герц. Иными словами, необходимо снижать частоту передатчика электрических волн и повышать принимаемую частоту приёмника волн, чтобы можно было изучить свойства космического канала связи в земных условиях.
Перспективы использования технологии средств радиосвязи
на основе продольных электромагнитных волн
        Главное достоинство новой технологии связи – это её высокая скорость передачи сигнала. Это обстоятельство позволяет обмениваться информацией между объектами, находящимися на огромных расстояниях друг от друга. В военном деле использование этого канала связи позволяет быстрее подавать команды на объекты, в сравнении со традиционной связью на поперечных электромагнитных волнах.
        Высочайшая скорость сигнала позволяет в реальном времени управлять космическими аппаратами, получая от них информации об окружающей их обстановке. Причём, это можно делать не только в пределах Солнечной системы, но и в нашей галактике и более того, даже осуществлять межгалактическую связь. Иными словами, именно этот канал связи позволит открыть эпоху внеземных цивилизаций и вступить с ними в радиообмен.
        Данный канал связи позволяет строить радиолокационные установки, с помощью которого можно знать местоположение космических и иных движущихся объектов в момент их наблюдения (без поправки на запаздывание сигнала), которые могут находиться даже за пределами нашей Галактики. Так будет открыта новая эпоха в радиоастрономии, позволявшая радиолокационным методом определять расстояния не только до звёзд, но и галактик. Определять и изучать спектры материи, существующие в новом волновом процессе.
        Продольные электромагнитные волны обладают особыми свойствами, которые проявляют себя при взаимодействии с различным земным веществом, например, обладают высокой биологической активностью, изменяют интенсивность радиоактивного распада, обладают большой проникающей способностью и др., что определяет их перспективу использования в качестве внешних факторов воздействия на материю. А это способы анейтронного распада материи и новая энергетика. Новые методы получения материалов с необычными свойствами. А так же новые методы воздействия на живую материю и организм человека с лечебной и диагностической целью.
В оглавление