没搞成的原因,主要是他太忙了,每天日夜操劳,哪有时间搞发明
嗯,绝非他眼高手低,不是搞科研的料……
不过有道是功不唐捐,至少折腾几年让他想清楚了所有的技术难点,以及接下来的路该怎么走。所以在万历四年,将这个光荣而艰巨的任务交给弟子们时,他明确的指出了研究的方向和步骤！
首先赵昊决定绕过有线电报,直接上无线电！
有线电报机虽然原理上简单一些,但远距离传输是个大问题。尤其是他需要跨越好几个大洋的通行,光想想如何制造并架设几万千米长的电缆,就让他头大如斗。
制造其实还好说,集团的拉丝机已经很成熟,都能供应海警用上铁丝网了,拉个几万公里长的铜丝,至少在技术上没难度。
而且海底电缆包线所用的古塔胶,是可以从杜仲胶中提炼出来的。或者直接从南洋的雨林中寻找古塔波树,也不是什么太难的事儿。
但问题是,这几万公里的电缆怎么架设在陆地上要起电线杆,胶皮里包的可是铜线啊！还不得前头架线,后头就让人偷割了去
好吧,就算他豁出去了,派个几万人沿线驻守。可海底段的线路怎么办虽然不用担心人偷,但以目前的技术水平,他断无信心连下上万公里的电线,胶皮能一点不开裂。但凡哪里开裂,铜线直接与海水接触,电流就会耗散,通讯便告中断。修都不知道该修哪儿。
而且架设电报线路这种兴师动众之举,也完全不符合他的‘有限代差理论’。那不是明摆着告诉欧洲人,怎么实现远距离通讯吗
无线电就好多了,小小的电台保密性极强,只要严格遵守保密条例,是有可能做到长期保密的。
虽然不管怎么保密,将来终究会被对手推测出,我方有远距离通讯的秘法。
但还可以靠神秘化迷惑窥探者,比如把无线电技术说成是道教的‘千里传音’之术。想学就去找传说中的玄都观拜师修行去吧……
这就是赵昊将电磁研究所,命名为道法研究所的初衷。
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无线电技术,在另一个时空是怎么诞生的呢
它来自于数位折磨中学生的科学伟人的接力。西元1820年,奥斯特发现了电流能产生磁的物理现象。
11年后,法拉第在此基础上发现了电磁感应定律。
又过了42年,麦克斯韦提出了电磁场理论,并描述了电磁波的一些特性,为无线电诞生奠定了理论基础。
15年后,赫兹通过实验发现,在线圈的两端加上高电压使它发生火花,这时便从火花射出电波,可以使远处的线圈产生电流,首次在实验室中生成并接收到了电波。
至此,无线电产生的所有条件已经成熟,可惜赫兹没想到无线电伟大的用途,只将自己的研究发了篇论文了事儿。
结果没过几年就被意大利的马可尼摘了桃子,……当然,俄国人坚持认为,发明无线电的是波波夫。
赵昊准备复原的,是波波夫发明的火花发报机。
它的构造很简单,不需要晶体管和电子管,以及任何超出16世纪水平的电子元件,所需材料完全在西山岛研究中心的制造能力之内。
只需要凑齐七颗龙珠就可以召唤神龙。只需要凑齐七个部件,就可以组成一具能正常使用、波及千万里的火花发报机。
七个部件分别是,电键、电池、升压线圈、电容、火花隙、天线和地线。
当电键闭合后,电池提供的强大电流通过升压线圈变为高压电,加载在电容中。电容又与火花隙两端的金属球相连。当电容两极加载在火花隙两个金属小球上的电压,高到可以击穿空气间隙时,就产生了火花放电。
根据电磁感应原理,火花放电产生了振荡的电磁波,电磁波通过天线向外辐射,便是无线电波了。
通过控制电键闭合的快慢,便可得到或长或短的电波,将其按照一定的规律编码,就可以用来传递信息了,这就是无线电发报了。
接下来就是如何将符合需求的部件,一一生产出来了。
电键就是影视剧中发报员滴滴答答按的那玩意儿,其实就是发报机的电源开关。唯一的区别在于,平常的开关按下是不能弹起的,而电键按下松开后会弹起。不过也没什么门道,无非就是在按键下加个簧片。
所以研究团队很早就搞掂了电键,如今用的都是第三代了。漂亮的黄铜按键安装在花梨木的电键架上,按键下伸出一前一后两根触杆。按下一半键程,前一个触杆与电键架上的触点接触；把按键全部按下,则两个触杆都与触点接触,这
接触,这样就能清晰区别所发信号的长短了。
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然后是电池,这个也不难。虽然目前还造不出干电池,但湿电池可是有历史悠久历史的,最早可以追溯到1800年前,巴格达人将一个铁棒和一个锌质圆筒插入装满醋的陶罐中,就已经可以将化学能转化为电能,并使用一段时间了。
当然真正意义上的电池,是另一个时空中伏特发明的伏打电堆,也就是电池组。
他将银板和锌板叠合在一起,中间以含有盐水的湿布间隔,就这样三片一组为一个单元,便产生了可以控制和储存的电流。
虽然单一单元产生的电压很低,但他通过后续实验发现,只要按顺序堆叠单元,就可以明显增强电流。大概六个单元串在一起,就能产生4伏的电压。这点电压在后世不算什么,几个小电池串起来就能办到,然而却已经可以为电学实验,提供足够的电能了。
中学物理知识告诉我们,伏特虽然发明了电池,并得到了电压的命名权。但是他对发电原理的认识是错误的,并非两种金属接触就能发电。实际上是金属与盐水发生了化学反应,这个过程中释放了电子。所以直接把锌棒和银棒插入电解液中效果会好得多。
赵昊最初是打算让张鉴他们用这种改进过的罐式伏打电池来供电的。他想当然的认为,电压低无非多串联十几二十个单元就是了,总能达到要求的。
但团队在实际应用中发现,伏打电池的发电量的远远达不到理论值,而且电池电压会逐渐减小,直到彻底报废。
经过研究,徐光启发现,电池运行过程中,会在银棒上聚集很多气泡,随着反应不断进行,气泡越来越多,电池则同步失去放电能力。
他便推测是这些气泡阻碍了液体中的电荷扩散,让电池失效。他收集这些气泡研究发现,居然是氢气。这下就更不敢再用这种电池了。
那么多电池一起工作,万一要是通风没做好,放出的氢气积少成多,火花发电机打个火花,直接全员火化……
后来他想出的解决方法是,将两根金属棒分别插在不同的电解液中,并用另一种电解液来解决锌反应时产生的氢气。
经过反复实验,徐光启发明了一种双液电池。这种电池有圆柱形的陶瓷外壳,内有一个小一号的圆柱状中空玻璃筒,筒底以猪膀胱膜扎紧。
他在内胆中注入硫酸铜溶液,插入铜棒,在外胆中注入硫酸锌溶液,插入锌棒。两种电解液通过猪膀胱这种天然的半透膜相连接。
这种电池非但解决了伏打电池电压容易下降的问题,而且还能充电,可以反复使用,所以它还是一种蓄电池。可谓大大的改进,赵昊欣然将其命名为‘光启电池’！
这次试验的电力,就是由八罐串联在一起的光启电池提供。
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第三个是升压线圈,这个简单,就是缠线圈嘛。赵公子念书的时候就缠过,对这一步还是很有自信的。初级线圈的圈数很少,缠上二十圈胶皮电线就够了。次级线圈导线要尽量的细,这样能多缠几圈。
根据电磁感应的原理,理论上两者圈数的倍数,就是电压增幅的倍数。大概缠它个……两万圈就够了。结果他当然半途而废,后来研究所用了足足三年,才生产出足够细的胶皮电线。
第四个就是储存高压电的电容了。
这一步现成的,因为在科普展览馆中大出风头的莱顿瓶,就是虽然原始但效果很好的高压电容。
徐光启还设计出一种以堆叠油纸和锡箔,再用石蜡密封的油浸纸介电容器,但还在改进中。这次为了万无一失,所以用的还是莱顿瓶。
第五个是火花隙,这个更简单——就是两个相距仅几厘米的小铜球。徐光启又给其中一个小球加了滑道,通过转动一旁的木质螺栓,可以改变铜球间距,从而改变发射功率。
至于第六个天线……比火花隙还简单,更没啥好说的了。就越长越好使呗。
第七个地线,弄跟导线绑上块铜板,往地上一埋,搞掂。
赵昊一直觉着,七个部件自己搞掂了五个,已经可以称得上无线电之父了。
但他看到除了这七件套之外,桌上还有个装置——两道盘成蚊香似的螺旋状铜条,安装在个绝缘的木轴上。一盘蚊香上接着天线和底线,另一盘则与电容和火花隙相连。
这由徐光启加上的第八个部件,是一个可调电感器,可以让电磁波频率固定在某一个值,以实现通讯的保密性与选择性。这是赵昊之前压根没想到的。
赵公子凭良心掂量一番,还是将无线电之父的头衔,让给了徐光启。
那自己就是无线电的爷爷了,也不错嘛……