沒搞成的原因,主要是他太忙了,每天日夜操練,哪有時間搞發(fā)明?
嗯,絕非他眼高手低,不是搞科研的料……
不過有道是功不唐捐,至少折騰幾年讓他想清楚了所有的技術(shù)難點,以及接下來的路該怎么走。所以在萬歷四年,將這個光榮而艱巨的任務(wù)交給張鑒時,他明確的指出了研究的方向和步驟!
首先趙昊決定繞過有線電報,直接無線電!
有線電報機雖然原理簡單一些,但遠(yuǎn)距離傳輸是個大問題。尤其是他需要跨越好幾個大洋的通行,光想想如何制造并架設(shè)幾萬千米長的電纜,就讓他頭大如斗。
制造其實還好說,集團的拉絲機已經(jīng)很成熟,都能供應(yīng)海警用鐵絲網(wǎng)了,拉個幾萬公里長的銅絲,至少在技術(shù)沒難度。
而且海底電纜包線所用的古塔膠,是可以從杜仲膠中提煉出來的。或者直接從南洋的雨林中尋找古塔波樹,也不是什么太難的事兒。
但問題是,這幾萬公里的電纜怎么架設(shè)?在陸地要起電線桿,膠皮包的可是銅線啊!還不得前頭架線,后頭就讓人偷割了去?
好吧,就算他豁出去了,派個幾萬人沿線駐守。可海底段的線路怎么辦?雖然不用擔(dān)心人偷,但以目前的技術(shù)水平,他斷無信心連下萬公里的電線,膠皮能一點不開裂。但凡哪里開裂,銅線直接與海水接觸,電流就會耗散,通訊便告中斷。修都不知道該修哪兒。
而且架設(shè)電報線路這種興師動眾之舉,也完全不符合他的‘有限代差理論’。那不是明擺著告訴歐洲人,怎么實現(xiàn)遠(yuǎn)距離通訊嗎?
無線電就好多了,小小的電臺保密性極強,只要嚴(yán)格遵守保密條例,是有可能做到長期保密的。
雖然不管怎么保密,將來終究會被對手推測出,我方有遠(yuǎn)距離通訊的秘法。
但還可以靠神秘化迷惑窺探者,比如把無線電技術(shù)說成是道教的‘千里傳音’之術(shù)。想學(xué)就找道觀拜師修行去吧……
這就是趙昊將電磁研究所,命名為道法研究所的初衷。
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無線電技術(shù),在另一個時空是怎么誕生的呢?
它來自于數(shù)位折磨中學(xué)生的科學(xué)偉人的接力。西元1820年,奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流能產(chǎn)生磁的物理現(xiàn)象。
11年后,法拉第在此基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律。
又過了42年,麥克斯韋提出了電磁場理論,并描述了電磁波的一些特性,為無線電誕生奠定了理論基礎(chǔ)。
15年后,赫茲通過實驗發(fā)現(xiàn),在線圈的兩端加高電壓使它發(fā)生火花,這時便從火花射出電波,可以使遠(yuǎn)處的線圈產(chǎn)生電流,首次在實驗室中生成并接收到了電波。
至此,無線電產(chǎn)生的所有條件已經(jīng)成熟,可惜赫茲沒想到無線電偉大的用途,只將自己的研究發(fā)了篇論文了事兒。
結(jié)果沒過幾年就被意大利的馬可尼摘了桃子,……當(dāng)然,俄國人堅持認(rèn)為,發(fā)明無線電的是**夫。
趙昊準(zhǔn)備復(fù)原的,是**夫發(fā)明的火花發(fā)報機。
它的構(gòu)造很簡單,不需要晶體管和電子管,以及任何超出16世紀(jì)水平的電子元件,所需材料完全在西山島研究中心的制造能力之內(nèi)。
只需要湊齊七顆龍珠就可以召喚神龍。只需要湊齊七個部件,就可以組成一具能正常使用、波及千萬里的火花發(fā)報機。
七個部件分別是,電鍵、電池、升壓線圈、電容、火花隙、天線和地線。
當(dāng)電鍵閉合后,電池提供的強大電流通過升壓線圈變?yōu)楦邏弘姡虞d在電容中。電容又與火花球兩端的金屬球相連。當(dāng)電容兩極加載在火花隙兩個金屬小球的電壓,高到可以擊穿空氣間隙時,就產(chǎn)生了火花放電。
根據(jù)電磁感應(yīng)原理,火花放電產(chǎn)生了振蕩的電磁波,電磁波通過天線向外輻射,便是無線電波了。
通過控制電鍵閉合的長短和間隔,便可得得到或長或短的電波,將其按照一定的規(guī)律編碼,就可以用來傳遞信息了,這就是無線電發(fā)報了。
接下來就是如何將符合需求的部件,一一生產(chǎn)出來了。
電鍵就是影視劇中發(fā)報員滴滴答答按的那玩意兒,其實就是發(fā)報機的電源開關(guān)。唯一的區(qū)別在于,平常的開關(guān)按下是不能彈起的,而電鍵按下松開后會彈起。不過也沒什么門道,無非就是在按鍵下加個簧片。
所以研究團隊很早就搞掂了電鍵,如今用的都是第三代了。漂亮的黃銅按鍵安裝在花梨木的電鍵架,按鍵下伸出一前一后兩根觸桿。按下一半按鍵,前一個觸桿與電鍵架的觸點接觸;把按鍵全部按下,則兩個觸桿都與觸點接觸,這樣就能清晰區(qū)別所發(fā)信號的長短了。
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然后是電池,這個也不難。雖然還造不出干電池,但濕電池可是有歷史悠久歷史的,最早可以追溯到1800年前,巴格達人將一個鐵棒和一個鋅質(zhì)圓筒插入裝滿醋的陶罐中,就已經(jīng)可以很好的將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,并使用很長時間了。
當(dāng)然真正意義的電池,是另一個時空中伏特發(fā)明的伏打電堆,也就是電池組。
他將銀板和鋅板疊合在一起,中間以含有鹽水的濕布間隔,就這樣三片一組為一個單元,便產(chǎn)生了可以控制和儲存的電流。
雖然單一單元產(chǎn)生的電壓很低,但他通過后續(xù)實驗發(fā)現(xiàn),只要按順序堆疊單元,就可以明顯增強電流。大概六個單元串在一起,就能產(chǎn)生4伏的電壓。這點電壓在后世不算什么,幾個小電池串起來就能辦到,然而卻已經(jīng)可以為科學(xué)實驗,提供足夠的電能了。
中學(xué)物理知識告訴我們,伏特雖然發(fā)明了電池,并得到了電壓的命名權(quán)。但是他對發(fā)電原理的認(rèn)識是錯誤的,并非兩種金屬接觸就能發(fā)電。實際金屬與鹽水發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。所以直接把鋅棒和銀棒插入電解液中效果會好得多。
趙昊最初是打算讓張鑒他們用這種改進過的罐式伏打電池來供電的。他想當(dāng)然的認(rèn)為,電壓低無非多串聯(lián)十幾二十個單元就是了,總能達到要求的。
但團隊在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),伏打電池的發(fā)電量的遠(yuǎn)遠(yuǎn)達不到理論值,而且電池電壓會逐漸減小,直到徹底報廢。
經(jīng)過研究,徐光啟發(fā)現(xiàn),電池運行過程中,會在銀棒聚集很多氣泡,隨著反應(yīng)不斷進行,氣泡越來越多,電池則同步失去放電能力。
他便推測是這些氣泡阻礙了液體中的電荷擴散,讓電池失效。他收集這些氣泡研究發(fā)現(xiàn),居然是氫氣。這下就更不敢再用這種電池了。
那么多電池一起工作,萬一要是通風(fēng)沒做好,放出的氫氣積少成多,火花發(fā)電機打個火花,直接全員火化……
他想出的解決方法是,將兩根金屬棒分別插在不同的電解液中,并用另一種電解液來消耗鋅反應(yīng)時產(chǎn)生的氫氣。
經(jīng)過反復(fù)實驗,徐光啟發(fā)明了一種雙液電池。這種電池有圓柱形的陶瓷外殼,內(nèi)有一個小一號的圓柱狀中空玻璃筒,筒底以豬膀胱膜扎緊。
他在內(nèi)膽中注入硫酸銅溶液,插入銅棒,在外膽中注入硫酸鋅溶液,插入鋅棒。兩種電解液通過豬膀胱這種天然的半透膜相連接。
這種電池非但解決了伏打電池電壓容易下降的問題,而且還能充電,可以反復(fù)使用,所以它還是一種蓄電池。可謂大大的改進,趙昊欣然將其命名為‘光啟電池’!
這次試驗的電力,就是由八罐串聯(lián)在一起的光啟電池提供。
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第三個是升壓線圈,這個簡單,就是纏線圈嘛。趙公子念書的時候就纏過,對這一步還是很有自信的。初級線圈的圈數(shù)很少,纏二十圈膠皮電線就夠了。次級線圈導(dǎo)線要盡量的細(xì),這樣能多纏幾圈。
根據(jù)電磁感應(yīng)的原理,理論兩者圈數(shù)的倍數(shù),就是電壓增幅的倍數(shù)。大概纏它個……兩萬圈就夠了。結(jié)果他當(dāng)然半途而廢,后來研究所用了足足三年,才生產(chǎn)出足夠細(xì)的膠皮電線。
第四個就是儲存高壓電的電容了。
這一步現(xiàn)成的,因為在科普展覽館中大出風(fēng)頭的萊頓瓶,就是雖然原始但效果很好的高壓電容。
徐光啟還設(shè)計出一種以堆疊油紙和錫箔,再用石蠟密封的油浸紙介電容器,但還在改進中。這次為了萬無一失,所以用的還是萊頓瓶。
第五個是火花隙,這個更簡單——就是兩個相距僅幾厘米的小銅球。徐光啟又給其中一個小球加了滑道,通過轉(zhuǎn)動一旁的木質(zhì)螺栓,可以改變銅球間距,從而改變發(fā)射功率。
至于第六個天線……比火花隙還簡單,更沒啥好說的了。就越長越好使唄。
第七個底線,弄跟導(dǎo)線綁塊銅板,往地一埋,搞掂。
趙昊一直覺著,七個部件自己搞掂了五個,已經(jīng)稱得無線電之父了。
但他看到除了這七件套之外,桌還有個裝置——兩道盤成蚊香似的螺旋狀銅條,安裝在個絕緣的木軸。一盤蚊香接著天線和底線,另一盤則與電容和火花隙相連。
這由徐光啟加的第八個部件,是一個可調(diào)電感器,可以讓電磁波頻率固定在某一個值,以實現(xiàn)通訊的保密性與選擇性。這是趙昊之前壓根沒想到的。
趙公子憑良心掂量一番,還是將無線電之父的頭銜,讓給了徐光啟。
那自己就是無線電的爺爺了,也不錯嘛……
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