第45章 无线电波划破长空，无线通信开启无远弗届新篇章（1/2）
大秦十年七月初，咸阳城进入了一年中最炎热的季节。
科学院物理研究所的实验大厅里，张衡正对着一堆铜线、线圈和感应线圈发呆。自从上次技术总结会上姜云提到了电磁波的概念，他就再也放不下这个念头了。
不需要电线也能传递信号。
这个概念像一颗种子，在他的脑子里扎了根，每天都在发芽。
还在想那个电磁波徐启端着两碗凉茶走进来，递了一碗给张衡，天师不是说了吗，等手头的工作告一段落就正式立项。你先别急。
我不是急。张衡接过凉茶却没喝，眼睛还盯在那堆线圈上，我是在想，天师说的那个，它到底是个什么东西？电我们看得见效果，灯泡会亮、电机能转、电报机能发报。但这个，看不见摸不着，怎么能传信号？
徐启喝了口凉茶，想了想说：你还记得我做变压器实验时发现的互感现象吗？一个线圈通交流电，另一个线圈不用接任何电线，靠近了也能感应出电流。
记得。
那不就是吗？徐启放下碗，一个线圈产生变化的磁场，磁场穿过空气，在另一个线圈里感应出电流。中间没有电线连接，但电信号传过去了。这不就是天师说的电磁波
张衡愣了一下，然后猛地站了起来。
对啊！他拍了一下桌子，互感现象不就是电磁波的雏形吗？一个线圈产生变化的磁场，磁场以波的形式向外传播，在远处的另一个线圈里感应出电流，这就是电磁波通信的原理啊！
明白了？徐启笑道。
明白了！张衡激动得在屋子里来回走了几步，然后停下来看着徐启，那你说，如果我们做一个更强的电磁波发射装置，是不是能把信号传到更远的地方？几十丈、几百丈、甚至几十里？
理论上可以。徐启点点头，但需要更强的电流、更高的电压，还需要一种能产生高频电磁波的装置。天师上次提到过一个东西叫火花隙发射机，据说能产生高频电磁波。
那我们去找天师！
别急。徐启按住他，天师说了，等手头的工作告一段落。电话网络刚开通，还有很多优化工作要做。再说了，你这会儿去找天师，他手上也没有现成的图纸，只能给你讲原理。你先把原理吃透了，做好了准备工作，等正式立项的时候就能直接上手。
张衡深吸一口气，强迫自己冷静下来：你说得对。那我先把天师上次讲的那些东西记下来，把原理理清楚。
他在书案前坐下，摊开一张稿纸，开始整理从姜云那里听到的关于电磁波的知识。
电磁波是变化的电磁场以波的形式向外传播……
电磁波的速度和光一样快……
频率越高，波长越短，传播距离越远……
火花隙发射机可以产生高频电磁波……
接收端用线圈和检波器来检测电磁波……
他一边写一边画，将自己对电磁波的理解全部落在纸上。虽然很多概念还一知半解，但基本的框架已经搭建起来了。
接下来的半个月，张衡几乎把所有业余时间都花在了电磁波的研究上。他找来了所有能找到的关于电和磁的书籍和实验记录，反复研读徐启在变压器实验中留下的数据，试图从中找到电磁波存在的更多证据。
与此同时，姜云也注意到了张衡的走火入魔。
七月下旬的一天，姜云来到物理研究所，看到张衡桌上堆满了草稿纸，上面画满了线圈、天线和波形的草图。
看来有人已经迫不及待了。姜云笑着拿起一张草稿纸看了看。
张衡抬起头，眼睛里有血丝，但精神头很足：天师！我正在整理电磁波的理论框架，虽然还有很多地方想不通，但基本的发射和接收原理我大概有数了。
哦？说说看。
张衡站起来，走到黑板前，边画边讲：我想的是这样的，做一个高压感应线圈，让它产生高频高压的电流，在两个电极之间形成火花放电。这个火花放电会产生强烈的电磁波，向四周辐射。在远处，用一个线圈和检波器来接收这个电磁波。检波器可以检测到微弱的电磁波信号，就能证明电磁波确实在空中传播了。
姜云听完，眼中露出一丝赞许。
张衡的理解虽然还停留在最基础的层面，但方向完全正确。火花隙发射机加上简单的检波接收机，这正是无线电报的雏形。历史上，波波夫和马可尼就是用类似的装置实现了人类第一次无线电通信。
方向没问题。姜云说，不过有几个关键点需要注意。
他在黑板上画了一个更详细的示意图：第一个，火花隙发射机的核心是一个感应线圈。感应线圈能把低压直流电变成高压脉冲电，电压可以达到几千甚至几万伏。高压在两个电极之间跳火，产生火花，火花振荡产生电磁波。
第二个，天线的概念。电磁波要传得远，不能光靠线圈辐射，需要一根足够长的天线。天线的长度和电磁波的波长有关系，波长越长，天线越长。一般来说，天线长度是波长的四分之一效果最好。
第三个，接收端的检波器。目前最简单的检波器是粉末检波器，一个玻璃管里装着一堆金属粉末，正常时电阻很大，但被电磁波照射后粉末会在一起，电阻急剧下降。断电后敲一下玻璃管，粉末又恢复松散状态。
这样，发射端按一定规律发射电磁波，接收端的粉末检波器就会相应导通或断开，电流计就会摆动。用摩尔斯码的规则来控制发射的节奏，就能把信息传出去了。
张衡听得眼睛发亮，手里的笔记个不停。
徐启也凑了过来，听完后问了一个关键问题：天师，这个火花隙发射机，需要多高的电压才能产生足够强的电磁波？
越高越好。姜云说，但目前大秦能稳定制造的最高电压设备，是变压器那一套。你从高压输电实验的升压变压器入手，应该能做出一个实验用的感应线圈。
徐启点了点头：我有思路了。高压输电实验时我们做过升压比二十比一的变压器，再加一级升压应该能达到更高的电压。
姜云拍了拍手，那科学院物理研究所正式立项，电磁波通信技术研究，代号无线电。徐启负责发射装置，感应线圈和火花隙的设计制造。张衡负责接收装置，检波器和天线的设计制造。
明白！两人异口同声。
八月初，无线电项目正式启动。
徐启首先从高压输电实验用的变压器入手。他拆了一台升压比为二十比一的变压器，重新绕制了次级线圈，将匝数增加到原来的三倍多，理论上可以将电压提升到原来的三倍以上。
但问题很快就来了，电压太高了，线圈之间的绝缘撑不住。
次级线圈电压一升上去，线圈之间就开始跳火。徐启在实验日志上写道，尝试了油浸绝缘方案，效果不错，但油的消耗量太大，而且容易渗漏。
他试着用多层丝线包裹铜线，再浸入桐油中，晾干后形成一层绝缘层。这种方法虽然原始，但在当前条件下已经是最好的选择。
与此同时，张衡在攻关接收端的检波器。
粉末检波器的原理听起来简单，但实际操作起来困难重重。他用各种金属粉末做实验，铁粉、铜粉、银粉、铅粉，甚至混合粉末。每一种都要测试灵敏度、稳定性和恢复性。
铁粉的灵敏度不够，弱信号检测不到。张衡在实验日志上记录着，铜粉的烧结效果不好，导通电阻太大。银粉效果最好，但太贵了，而且烧结后恢复困难。
他花了大半个月时间，试了几十种配比，最终找到了一种比较理想的方案，用铁粉和少量银粉混合，装在一个玻璃管里，两端用铜塞封住。平时电阻很大，受到电磁波照射后电阻急剧下降，断电后轻轻敲一下玻璃管就恢复。
虽然还需要手动敲击恢复，但至少能用了。张衡自我安慰道。
八月中旬，发射机和接收机的第一版原型制作完成。
实验场地选在科学院后面的一块空地上。徐启架起了第一版火花隙发射机，一个木制平台上固定着感应线圈、电容器组和两个铜球电极。感应线圈由一台小型蒸汽机带动旋转式断续器供电，产生高压脉冲。
张衡在距离发射机约五十丈的位置架起了接收装置，一根用竹竿撑起的铜线天线，连接着粉末检波器和电流计。
准备好了吗？徐启站在发射机旁，手放在断续器的开关上。
好了！张衡远远地喊了一声，眼睛盯着电流计的指针。
姜云站在中间位置，既能观察发射端也能看到接收端的反应。他举起手，然后猛地往下一挥。
开始！
徐启合上开关。
感应线圈发出低沉的嗡嗡声，电压不断升高。突然，的一声脆响，两个铜球电极之间跳出了一道明亮的电火花，大约一指长，发出蓝白色的光芒。
火花在持续跳跃，伴随着噼啪的放电声。
五十丈外，张衡紧张地盯着电流计的指针。
指针纹丝不动。
怎么样？徐启大喊道。
没反应！张衡喊道。
姜云走到接收端，检查了一下天线和检波器。天线高度不够，只有两丈高，辐射出去的电磁波大部分被地面吸收了。而且粉末检波器的灵敏度也可能不够。
天线再加高一倍。姜云说，检波器也换个更灵敏的。
张衡立刻动手改进。他把竹竿接长到四丈，天线铜线也加长了一倍。检波器换了一种新配比的混合粉末，铁粉占七成，银粉占三成，这是他之前实验中发现灵敏度最高的一种配比。
半个时辰后，第二次实验开始。
徐启再次合上开关，火花再次在铜球之间跳跃。
这一次，张衡面前的电流计指针轻轻颤动了一下。
有了！张衡激动得声音都变了，电流计动了！虽然幅度很小，但确实动了！
姜云快步走到接收端，看了看电流计的指针。指针确实在微微摆动，虽然幅度很小，但足以证明电磁波确实从发射端传到了接收端，被检波器检测到了。
继续加大发射功率。姜云说，徐启，感应线圈的电压还能不能再提高？
可以，但需要更好的绝缘。徐启说，我回去重新绕制次级线圈，用油浸多层丝线，应该能撑住更高的电压。
八月底，第二版实验设备制造完成。
这次徐启下了血本。他用油浸多层丝线绕制了新的感应线圈，次级线圈匝数比第一版多了将近一倍，理论上可以产生上万伏的高压脉冲。两个铜球电极也换成了更大号的，直径达到了三寸。
张衡的接收端也做了全面升级。天线从一根竹竿升级为三根竹竿组成的三角形天线阵，天线高度达到了六丈。粉末检波器换了新的配比，灵敏度提升了一倍。还在检波器后面加了一个简单的放大电路，一个用直流供电的继电器，检波器导通则继电器吸合，电流计的摆动幅度更大。
八月底的一个下午，第二次大规模实验在科学院后的空地上进行。
这次徐启没有急着合上开关。他先仔细检查了所有连接，确认没有问题后，才握住了断续器的开关。
张衡，准备好了吗？
准备好了！
开始！
徐启合上开关。
感应线圈发出比第一次实验时更加低沉、更有力的嗡嗡声。电压急剧升高，然后，噼，啪！
一道比第一次实验时亮得多的火花在两个铜球之间炸开。火花不再是蓝白色，而是带着一丝刺眼的紫色，放电声也更响亮了，像鞭子抽打空气的声音。
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