Все помнят этот старый анекдот. Да, электроника на первых советских космических ракетах была на лампах. Американцы же свою аппаратуру делали на транзисторах. Но это тот редкий случай, когда нам совершенно нечего стыдится – триумф советских инженеров и ученых в освоении космоса параллельно стал и триумфом нашей электронной промышленности!
Чтобы понять суть дальнейших событий, хочу отметить, что вплоть до 1930-х годов СССР не имел более или менее развитой и современной радио и электронной промышленности. Царская Россия снабжалась фирмами "Marconi" и "Telefunken", которые открыли свои филиалы по всей стране, но после революции они исчезли. Большинство первых радиоламп в СССР были копиями американских разработок.
После войны с появлением полупроводников уже в разгаре была «холодная война» и гонка вооружений. Продавать нам технологию производства транзисторов уже никто не собирался. Наши же попытки догнать заокеанских коллег были не очень успешны – первые созданные отечественные транзисторы обладали низкими параметрами и совсем не удовлетворяли требованиям военной, а тем более космической промышленности. А существующие радиолампы по своим размерам и энергопотреблению не годились для авиации и космоса. Нужно было срочно искать замену…
Волей судьбы в 1941 году в Новосибирск был эвакуирован коллектив Ленинградского завода «Светлана». Размещены они были в помещениях, предназначенных до войны для сельскохозяйственного института. Кстати, по генеральному плану огромная территория Заельцовского района была выделена под студенческий городок. Всё это – в густом сосновом бору, по существу, это был проект первого в мире Академгородка!
Среди эвакуированных ленинградцев был Сергей Аркадьевич Векшинский, в то время главный инженер «Светланы», и его ученик – Валентин Николаевич Авдеев, тогда ещё мастер участка, блестяще знающий производство. Война помешала ему окончить заводской техникум, где преподавал Векшинский.
В 1935 году Векшинский был командирован в Америку, где провёл успешные переговоры с известной фирмой RCA, с которой был заключён важнейший договор, в соответствии с которым мы получили технологическую документацию на производство серии радиоламп со стеклянной и металлической оболочкой, необходимое технологическое оборудование и материалы, что позволило в сжатые сроки решить вопрос оснащения «Светланы» и завода «Радиолампа».
Таким образом, перед войной в СССР возникла радиоэлектронная промышленность вполне на мировом тогдашнем уровне. В то же время авиация, в первую очередь, нуждалась в малогабаритной радиоаппаратуре – на борту её становилась всё больше, а элементная база была устаревшей и не позволяла существенно уменьшить габариты, вес, потребление. На носу была космическая эра – в обстановке глубокой секретности уже вовсю велись разработки ракет, спутников и космических кораблей.
Освоение производства ламп в СССР проводилось в значительной степени под руководством главного инженера «Светланы» Векшинского. Проблема была в том, что эти лампы быстро устарели. Срочно нужна была миниатюризация аппаратуры. У американцев уже серийно выпускались неплохие транзисторы. И у нас появились хорошие по параметрам германиевые транзисторы, но они работали в очень узком диапазоне температур и были нестабильны. И вот, наш «ответ Чемберлену» – разработанные под руководством Авдеева стержневые лампы! Это действительно был, как сейчас говорят, «асимметричный» ответ на вызовы холодной войны.
Лампы были тоненькими стеклянными цилиндриками, ненамного превышавшими по размерам транзисторы той эпохи. Причем название «стержневые» происходит вовсе не из-за характерной формы ламп, а из-за формы электродов, что гораздо важнее. Авдеев не просто уменьшил классические (сеточные) лампы до тоненьких «трубочек», а создал принципиально иной способ управления потоками электронов внутри лампы за счет изменения потенциалов на стержнях, из-за которых они и называются стержневыми.
(Для справки: Обычные радиолампы называются сеточными. Именно наличие управляющего электрода в виде сетки, стоящей на пути потока электронов, двигающихся от катода к аноду, и приводит к отражению некоторой части электронов, обратно в катод. Это и снижает КПД этих ламп. Авдеев же убрал «перпятствие» на пути электронов, заменив сетки на стержни, которые "фокусируют" поток электронов, что позволило поднять КПД и снизить габариты ламп.)
Стержневые лампы были более миниатюрными по сравнению со своими американским предшественниками, работали на высоких частотах, что позволило закрыть потребности военных почти во всех видах связи. И, самое главное, они работали в рекордном диапазоне температур – от –60 до +125°C, что предопределило их успешное применение в авиации и космосе. Вот уж воистину – «голь на выдумки хитра» – нет транзисторов, так вот вам!
А как проектировали очередную конструкцию ламп, ведь надо было быстро, а компьютеров не было… У Авдеева в институте была небольшая лаборатория, в которой на раме горизонтально натягивался кусок тонкой резины (мембрана) размером где-то 2 на 2 метра. Снизу выдвигались металлические стержни, имитирующие будущую конструкцию стержневой лампы. Высота, на которую выдвигались эти стержни, имитировали величину потенциала. В результате получалась фантастическая картина конусообразных гор… Так, без унылых цифровых вычислений, за несколько дней простейшими средствами рождались новые конструкции с заданными параметрами.
Так родилась воистину «золотая серия» сверхминиатюрных стержневых ламп: 1Ж17Б, 1Ж18Б, 1Ж24Б, 1Ж26А, 1Ж29Б, 1Ж30Б, 1Ж36Б, 1Ж37Б, 1Ж42А, 1П5Б, 1П22Б-В, 1П24Б-В, 1П32Б, 2П5Б. Этой серии суждено было сыграть историческую роль не только в «Великом противостоянии», в холодной войне, но и вообще продлить само существование «Великой империи», по меньшей мере, на 30 лет. Поэтому имя разработчика этих изделий Валентина Николаевича Авдеева не должно быть забыто, наряду с именами Королёва и Курчатова.
«Запуск Советским Союзом первого искусственного спутника Земли 4 октября 1957 года стал настоящим потрясением для всего свободного мира», – пишет официальное издание отдела истории NASA. На протяжении 23 дней изумлённое человечество имело возможность принимать непрерывно передаваемые Спутником сигналы "бип-бип-би-и-ип". А вот этот самый радиомаяк, работающий на частотах 20,005 и 40,002 МГц (выходная мощность каждого – 1 Вт), был разработан Московским институтом (МНИИРС) на стержневых лампах, и «изумлённое» человечество слышало сигнал, снимаемый с выходного каскада передатчика, выполненного на радиолампе 1П24Б.
Кстати, из-за отсутствия тогда мощных ВЧ транзисторов, мощность передатчика первого американского спутника была всего 60 мВт. Мы даже выиграли от применения стержневых ламп – радиолюбители едва принимали американскую «пищалку» мощностью в десятки мВт с орбиты Земли…
В 1958 году Авдеев, не имея систематического образования, за выдающиеся заслуги стал членом-корреспондентом Академии наук СССР. Это беспрецедентный случай в истории Академии! Ведь, чтобы быть избранным в Академию, необходимо иметь признанные научные труды, монографии, защитить кандидатскую, затем докторскую диссертации, при этом уж диплом ВУЗа надо иметь обязательно – ничего этого у Авдеева не было!
Валентин Авдеев – ученый от Бога. Как мог человек, не имеющий даже диплома техникума, внести такой вклад в науку, что убелённые сединами академики, всемирно известные и заслуженные в стране люди, проголосовали и приняли в свои ряды сравнительно молодого тогда человека?
11 октября 1960 года ЦК КПСС и Совет Министров СССР принял совершенно секретное постановление о запуске первого космического корабля с человеком на борту. Система связи «Заря», обеспечивающая связь первого космонавта с Землёй, разработана тем же МНИИРС на стержневых лампах. И знаменитое гагаринское: «Поехали!» прозвучало с помощью любимой лампы 1П24Б.
И Гагарин, и Титов, и другие космонавты долго ещё держали связь с землёй, используя приёмопередатчики на стержневых лампах, в частности на УКВ в диапазоне частот 143,625 МГц. Кроме того, на борту космического корабля была аварийная, авиационная, поисковая радиостанция Р-855, полностью на стержневых лампах. Эта станция была обязательным атрибутом в комплекте спасательного жилета военного лётчика.
На этих лампах работала фактически вся военная радиосвязь 50-х, 60-х, да и
70-х! годов в нашей стране (за рубежом стержневых ламп не делали), и даже в первых противотанковых управляемых снарядах приемники были построены на авдеевских пентодах – заложенная в конструкцию надежность позволяла выдерживать любые перегрузки!
Стержневые лампы – это не какой-то технический рывок вперёд – это блестящий, остроумный выход из положения. Конечно, постепенно лампы вытеснялись транзисторами, но свою историческую роль они выполнили с блеском.
Здравствуйте, Dym On, Вы писали:
DO>Замечательная статья, написана несколько лет назад, но интересная по сей день.
На прошлой неделе слушал лекцию в Стэнфорде от престарелого исследователя из PARC labs (которые мышку изобрели и принтер). До работы в PARC он учавствал в проекте MIT Building 20, там целое здание с радарами. Рассказывал, что для того проекта лампы закупались у русских, потому что нигде больше таких крутых ламп не было.
DO>Стержневые лампы – это не какой-то технический рывок вперёд – это блестящий, остроумный выход из положения. Конечно, постепенно лампы вытеснялись транзисторами, но свою историческую роль они выполнили с блеском. DO>[/q]
Грустно, на самом деле, когда талантливые люди вынуждены развивать тупиковое направление.
Вытачивание деревянных шестеренок и подковывание блохи.
Все помнят этот старый анекдот. Да, электроника на первых советских космических ракетах была на лампах...
А вот любопытно, с точки зрения устойчивости к радиации ламповая электроника имеет какие-либо преимущества или недостатки перед полупроводниковой сравнимого габарита? Как считаете?
Красота — наивысшая степень целесообразности. (c) И. Ефремов
Здравствуйте, stomsky,
S>А вот любопытно, с точки зрения устойчивости к радиации ламповая электроника имеет какие-либо преимущества или недостатки перед полупроводниковой сравнимого габарита? Как считаете?
Имеет преимущества, причем немалые. Особенно по устойчивости к жесткой космической радиации. Поэтому и существует приемка 9.
TMU>Грустно, на самом деле, когда талантливые люди вынуждены развивать тупиковое направление. TMU>Вытачивание деревянных шестеренок и подковывание блохи.
Ну, почему тупиковое-то?
Просто определенная ветвь развития.
Таких ветвей на дереве много...
И ниже ответ написали о преимуществах именно ламп перед транзисторами в космосе.
Так что не тупиковое направление, а вполне себе ниша.
Хочешь быть счастливым — будь им!
Без булдырабыз!!!
Здравствуйте, TMU_1, Вы писали:
TMU>Грустно, на самом деле, когда талантливые люди вынуждены развивать тупиковое направление. TMU>Вытачивание деревянных шестеренок и подковывание блохи.
Хер знает, хер знает. Лампы забросили, но их потенциал далеко не выбран. Теоретически можно сделать кубик из стеклянной пены, а на внутренней поеверхности ячеек этой пены напылить электроды. На таком масштабе типичные напряжения будут сравнимы с отдельностоящими транзисторами, а плотность позволит сделать из этого кубика аналоговый цпу с частотами порядка сотен мегагерц и производительностью на уровнее современных ноутбуков. При этом устройство получится практически нечувствительным к радиации.
Здравствуйте, Vlad_SP, Вы писали:
S>>А вот любопытно, с точки зрения устойчивости к радиации ламповая электроника имеет какие-либо преимущества или недостатки перед полупроводниковой сравнимого габарита? Как считаете? V_S>Имеет преимущества, причем немалые. Особенно по устойчивости к жесткой космической радиации. Поэтому и существует приемка 9.
Объясните кто-нибудь — за счёт чего? А то ведь эти лампы обычные такие счётчики Гейгера по сути. Помех будет море. Не будет ли чип с миллионом транзисторов залитых в свинец, весить меньше чем миллион ламп?
но это не зря, хотя, может быть, невзначай
гÅрмония мира не знает границ — сейчас мы будем пить чай
Здравствуйте, ·, Вы писали:
·>Здравствуйте, Vlad_SP, Вы писали:
V_S>>Имеет преимущества, причем немалые. Особенно по устойчивости к жесткой космической радиации. Поэтому и существует приемка 9. ·>Объясните кто-нибудь — за счёт чего? А то ведь эти лампы обычные такие счётчики Гейгера по сути. Помех будет море. Не будет ли чип с миллионом транзисторов залитых в свинец, весить меньше чем миллион ламп?
Мы говорим про радиацию.
Транзистор — это кусок очень чистого кремния с примесями. Радиация изменяет (вносит) эти примеси.
p-n переход перестаёт работать. Это не помеха, это деградация самого прибора.
Лампа — это железяка определённо формы. Железяка при радиации гораздо дольше остаётся железякой.
Здравствуйте, alpha21264, Вы писали:
V_S>>>Имеет преимущества, причем немалые. Особенно по устойчивости к жесткой космической радиации. Поэтому и существует приемка 9. A>·>Объясните кто-нибудь — за счёт чего? А то ведь эти лампы обычные такие счётчики Гейгера по сути. Помех будет море. Не будет ли чип с миллионом транзисторов залитых в свинец, весить меньше чем миллион ламп? A>Мы говорим про радиацию.
Ага, примерно понятно. А защиты никакой нет?
A>Транзистор — это кусок очень чистого кремния с примесями. Радиация изменяет (вносит) эти примеси.
Если этот тразнистор впечатать в 10см свинца — много ли радиации долетит?
A>p-n переход перестаёт работать. Это не помеха, это деградация самого прибора. A>Лампа — это железяка определённо формы. Железяка при радиации гораздо дольше остаётся железякой.
Ну потому что она большая, имхо. Если такого же размера кусок полупроводника будет — как долго он будет деградировать?
но это не зря, хотя, может быть, невзначай
гÅрмония мира не знает границ — сейчас мы будем пить чай
A>>Транзистор — это кусок очень чистого кремния с примесями. Радиация изменяет (вносит) эти примеси. ·>Если этот тразнистор впечатать в 10см свинца — много ли радиации долетит?
Ага. И так — каждый...
Да ракета не то, что не взлетит — она провалится под земллю под тяжестью свинца... A>>p-n переход перестаёт работать. Это не помеха, это деградация самого прибора. A>>Лампа — это железяка определённо формы. Железяка при радиации гораздо дольше остаётся железякой. ·>Ну потому что она большая, имхо. Если такого же размера кусок полупроводника будет — как долго он будет деградировать?
Ну, не такая уж и большая, если нашщи очень долго с лампами в космосе работали.
Всяко меньше 10 см свинца...
Хочешь быть счастливым — будь им!
Без булдырабыз!!!
Здравствуйте, LaptevVV, Вы писали:
LVV>Ну, не такая уж и большая, если нашщи очень долго с лампами в космосе работали.
Черток упоминает об использовании транзисторов в ракетно-космической программе с конца 50-х, в схемах считывания и преобразования изображения при первом фотографировании обратной стороны Луны, далее в первых аппаратах отправленных в сторону Марса и Венеры, в первых спутниках связи, в МБР Р-9 в самом начале 60-х. Это конечно не исключает параллельного применения ламп еще долгие годы.
LVV>Всяко меньше 10 см свинца...
10 см свинца конечно никто не защищает, но тут еще нужно иметь в виду, что к разной ракетно-космической технике разные требования по стойкости к радиации, самые строгие к АМС и спутникам находящимся на орбитах выше и в радиационных поясах, куда как более слабые к аппаратуре спутников орбиты которых ниже радиационных поясов, и совсем не первостепенное требование к аппаратуре ракет-носителей. Но к МБР оно снова может быть жестким, но уже не из-за космического излучения, а из-за возможных ядерных взрывов неподалеку.
Здравствуйте, LaptevVV, Вы писали:
LVV> И ниже ответ написали о преимуществах именно ламп перед транзисторами в космосе. LVV>Так что не тупиковое направление, а вполне себе ниша.
Сейчас преимуществ нет — транзистор размером с лампу будет более устойчивым к радиации. Но в 50-х было просто невозможно делать транзисторы таких размеров, не было технологий делать полупроводниковые элементы достаточного размера.
Здравствуйте, alpha21264, Вы писали:
A>Транзистор — это кусок очень чистого кремния с примесями. Радиация изменяет (вносит) эти примеси. A>p-n переход перестаёт работать. Это не помеха, это деградация самого прибора.
P-n перестанет работать, только если трансмутировать
Переход испортится, если в кристалле появятся дефекты, мешающие миграции дырок или сам кремний трансмутируется во что-либо другое. Это не так уж и быстро происходит.
A>Лампа — это железяка определённо формы. Железяка при радиации гораздо дольше остаётся железякой.
Лампы выгорают сами по себе через некоторое время. Этот кусок железа же находится под постоянным потоком ускоренных электронов.
Здравствуйте, LaptevVV, Вы писали:
A>>>Транзистор — это кусок очень чистого кремния с примесями. Радиация изменяет (вносит) эти примеси. LVV>·>Если этот тразнистор впечатать в 10см свинца — много ли радиации долетит? LVV>Ага. И так — каждый... LVV>Да ракета не то, что не взлетит — она провалится под земллю под тяжестью свинца...
Не понял. Почему каждый транзистор? Всю схему достаточно экранировать. Десять тысяч транзисторов + 10см свинца будет легче, чем десять тысяч ламп.
A>>>p-n переход перестаёт работать. Это не помеха, это деградация самого прибора. A>>>Лампа — это железяка определённо формы. Железяка при радиации гораздо дольше остаётся железякой. LVV>·>Ну потому что она большая, имхо. Если такого же размера кусок полупроводника будет — как долго он будет деградировать? LVV>Ну, не такая уж и большая, если нашщи очень долго с лампами в космосе работали. LVV>Всяко меньше 10 см свинца...
Возможно да, я плохо знаю историю, похоже. Скорее всего был период, когда технологии изготовления транзисторов не позволяли делать их значительно меньше ламп. Только через некоторое время они стали на порядки меньше ламп, не говоря уж о микросхемах.
но это не зря, хотя, может быть, невзначай
гÅрмония мира не знает границ — сейчас мы будем пить чай
Здравствуйте, ·, Вы писали:
·>Не понял. Почему каждый транзистор? Всю схему достаточно экранировать. Десять тысяч транзисторов + 10см свинца будет легче, чем десять тысяч ламп.
Здесь есть еще одно отличие, транзисторы не заменили лампы один к одному, это уже в транзисторные времена всё логику стали делать на транзисторах, а уж если нам дать "И-НЕ" из коробки...
В дотранзисторные времена лампы возможно и были во всех смыслах ключевыми элементами, но никак не преобладающими количественно в тех схемах, те же реле использовали не реже ламп, в тех схемах полно каких-то видимо ферритовых колец, с намотанными проводами, предполагаю тоже тогдашний логический элемент, другая всяческая для нас экзотика наподобие "электролитического интегратора"
·>Возможно да, я плохо знаю историю, похоже. Скорее всего был период, когда технологии изготовления транзисторов не позволяли делать их значительно меньше ламп. Только через некоторое время они стали на порядки меньше ламп, не говоря уж о микросхемах.
Дело скорее всего не в размерах, а в невозможности гарантировать характеристики, в том числе при изменении температуры.
Здравствуйте, уважаемый Dym On, Вы писали:
...
Да, отечественные радиолампы опередили свою эпоху — этот факт бесспорно верен.
У меня вопрос: радиолампа подразумевает наличие нити накаливания (подогрев катода) — первая цифра в обозначении обычно говорит о вольтаже источника
питания нити накала (если первая единица — значит подаётся 1V).
За счёт чего будет работоспособность на морозе -60°C
Ну неужели этого источника хватит для подогрева катода?
Я, конечно понимаю, что лампа — более толерантна к изменению температур, в отличие от полупроводниковых приборов,
однако такие низкие температуры — похоже далеко за пределами рабочего диапазона температур
P.S. При холодном катоде — лампа работать не будет, так как только раскалённый катод обеспечивает эмиссию электронов...
Здравствуйте, pagid, Вы писали:
P>·>Возможно да, я плохо знаю историю, похоже. Скорее всего был период, когда технологии изготовления транзисторов не позволяли делать их значительно меньше ламп. Только через некоторое время они стали на порядки меньше ламп, не говоря уж о микросхемах. P>Дело скорее всего не в размерах, а в невозможности гарантировать характеристики, в том числе при изменении температуры.
Вот тут — не верно!
Размер, точнее — фактор миниатюрности — имеет значение.
Вот именно, что большие размеры ламп — это препятствые для работы на СВЧ и обеспечения большого быстродействия.
Что же касается температур, в рабочем диапазоне, то здесь ИМХО как раз лампа окажется стабильнее, чем тот же транзистор.
Но конечно подчеркну — в рабочем диапазоне!
LVV>>·>Если этот тразнистор впечатать в 10см свинца — много ли радиации долетит? LVV>>Ага. И так — каждый... LVV>>Да ракета не то, что не взлетит — она провалится под земллю под тяжестью свинца... ·>Не понял. Почему каждый транзистор? Всю схему достаточно экранировать. Десять тысяч транзисторов + 10см свинца будет легче, чем десять тысяч ламп.
Ну, у тебя ж про ОДИН транзистор написано...
Я ж программист, понял буквально...
Хочешь быть счастливым — будь им!
Без булдырабыз!!!
Здравствуйте, ·, Вы писали:
·>Здравствуйте, alpha21264, Вы писали:
A>>Мы говорим про радиацию. ·>Ага, примерно понятно. А защиты никакой нет?
Ну свинец. Но он не защищает совсем, а только уменьшает в несколько раз.
A>>Транзистор — это кусок очень чистого кремния с примесями. Радиация изменяет (вносит) эти примеси. ·>Если этот тразнистор впечатать в 10см свинца — много ли радиации долетит?
Считать надо. На глаз — уменьшинся раз в десять. Это непринципиально.
A>>p-n переход перестаёт работать. Это не помеха, это деградация самого прибора. A>>Лампа — это железяка определённо формы. Железяка при радиации гораздо дольше остаётся железякой. ·>Ну потому что она большая, имхо. Если такого же размера кусок полупроводника будет — как долго он будет деградировать?
С абсолютно такой же скоростью. Там же решает не обьём, а доля примесей.
Вообще-то тогдашние транзисторы и нынешние — это два совершенно разных прибора.
Тогдашние были биполярные — эмиттер-база-коллектор.
Нынешние — полевые — исток-затвор-сток.
И по электрическим и по радиационным характеристикам полевые транзисторы ближе к лампам.
Затвор — это та же самая железяка. Уязвимым остаётся только канал транзистора.
Поэтому иногда на МКС ты можешь увидеть ноутбуки внешне очень похожие на обычные.
