Сотовая связь в Древнем Риме. Гипотеза

Из-за вируса, название которого упоминать желания нет, отправили нас в отпуск. И вот сижу дома, часами безвылазно играю в стратегию. Вот мои доблестные юниты разгромили древних греков, но в душе осталась какая-то тревога.

В свете последних событий сформировалось убеждение, что никакие войска не смогли бы защитить древние империи от невидимого врага: инфекций, вирусов и прочей подобной заразы.

14 картинок с текстом.

Великий Юлий Цезарь наверняка тоже это понимал. С одной стороны стоит задача оперативного управления всей империей с помощью гонцов. С другой стороны, ежели в какой-нибудь провинции началась эпидемия, её надо плотно изолировать, никого не впускать и не выпускать, даже посыльных! Потому как ни антибиотиков тебе, ни антидотов не имеется. Как только где-нибудь подобное случится, об этом знать желательно сразу, а не через несколько недель от гонцов, возможно уже заражённых. Срочно собрать войска со всей оставшейся части империи, полностью изолировать больную провинцию, но продолжать ею управлять. Как ни крути, оперативная связь - одно из основных условий существования любой империи.
Вот я и призадумался над созданием системы оперативной связи для Древнего Рима, обладая современными знаниями физики, естествознания, электроники, математических основ теории связи и практического применения современных средств связи?
Часть изысканий представляю Вашему вниманию.

Первый вопрос: какую элементную базу взять за основу? Микросхемы и транзисторами с их p-n-p-переходами не подойдут из-за несовершенства технологий Древнего Рима. Остаются старые добрые электронные радиолампы.
В их пользу говорит тот факт, что различные электронные характеристики радиоламп обеспечиваются простым изменением геометрии пластин электродов. Коротко о принципе действия радиоламп на примере триода.
В вакуумном стеклянном сосуде на анод подается положительное напряжение, на катод - отрицательное. На нить накаливания подается ток, он нагревает катод, поверхность которого начинает испускать электроны. Подача небольшого напряжения на сетку приводит к большому анодному току.

Но в Древнем Риме с вакуумом дела обстояли не очень хорошо. С электронами с нагретого катода тоже было туго из-за древнеримских проблем получения электричества для нити накаливания. Что делать?
Электричество брать из воздуха! Это атмосферная разность электрических потенциалов и аэроионы.
Современные исследования вертикальной напряженности электрического поля ( E ) дают значения: от 90 до 200 Вольт на метр высоты, в зависимости от времени года, времени суток, состояния атмосферы. Сила тока, к сожалению, мала - до нескольких миллиампер. Но - она есть!

С аэроионами тоже проблема: их мало, до нескольких тысяч в одном кубическом сантиметре. Но - они есть! И можно обойтись без нити накаливания.
Как обойти проблему малых токов и аэроионов? Только размерами. Придётся древнегреческую радиолампу увеличить в тысячи раз. Получим большое здание с катодом, роль которого выполняет толстый чугунный пол, непосредственно контактирующий с грунтом. Следует отметить, что земля заряжена относительно атмосферы отрицательно.
Анод же - это металлическая кровля, лучше медная, а ещё лучше из золота :) .
При высоте здания в 8 метров получаем разность потенциалов около киловольта. Не стоит сильно радоваться, сила тока всё равно мала: десятки миллиампер. Мощности в несколько Ватт для электроснабжения силовых установок не хватит, но достаточно для работы радиоприемника: помню ещё школьником смастерил простейший средневолновый радиоприёмник, работающий без источника питания, и слушал "Маяк" в килоомных наушниках от детского конструктора "Радиолюбитель".

Поскольку модуляция сигнала требует высокотехнологического оборудования, изготовление которого во времена Древнего Рима было очень затруднительным, придётся довольствоваться немодулированным тональным кратковременным сигналом, например, звуком удара в колокол. Способ кодировки алфавита подобен морзянке, где точка - удар в колокол, а тире - двойной удар в колокол.
Привожу самую наипростейшую схему приемника немодулированного сигнала из одного лампового триода, антенны, источника питания, трансформатора к динамику и колебательного контура, состоящего из индуктивности L1 и ёмкости C1. Разумеется, индуктивность и емкость надо рассчитать на определенные резонансные частоты, которые опишу ниже.
На основе этой схемы попытался разработать древнеримское радиоустройство.

Предупреждаю сразу: некоторые узлы древнеримского радиоприёмника выполняют несколько функций. Некоторые детали должны быть изготовлены из золота или золотой краски, поскольку у золота очень высокая электропроводность и устойчивость к коррозии.
Сигнал поступает на антенну, которая вставлена через изоляторы в шариковый сосуд. Для обеспечения эффективной передачи сигнала от антенны её основание подгружено в ртуть внутри этого "шарика". Далее сигнал (электромагнитные волны) преобразуется в звуковые колебания в верхнем шарообразном куполе, снаружи покрытым золотой кровлей.
Индуктивность L1 колебательного контура можно сделать в виде фигурного рисунка золотой краской вдоль внутреннего обода стены ниже основания свода.
Теперь про ёмкость C1. Роль нижней пластины конденсатора может выполнять чугунный пол, который также является "Землёй" и отрицательным полюсом источника питания. Верхнюю пластину конденсатора можно создать, если покрыть внутреннюю поверхность свода золотой краской. К этим индуктивности и емкости подводим от пола железные шины. С других их концов отводим железные шины в сторону антенны.
Тут кроется противоречие: чтобы емкость конденсатора была больше, потолок/свод должен быть ниже. Но внешняя часть свода исполняет роль положительного полюса источника питания, и она должна быть выше. Как быть? Одно из решений: поднять сферический золотой купол из центра свода как можно выше, чтобы атмосферное напряжение на нём было больше. Купол сделать сферическим, так как именно площадь сферы позволяет "собрать" большее атмосферное напряжение.
Преобразованные в куполе звуковые колебания усиливаются сферическим сводом и фокусируются внизу в центре, где можно его принимать устройством и/или человеком, который записывает шифр "морзянки". Далее дешифрует в осмысленный текст.

При низких частотах необходимо увеличить чувствительность радиоприёмника. Для этого надо повысить напряжение. Первое, что приходит в голову - увеличить высоту конструкции. Но поднимать крышу свода нельзя, так как снизится ёмкость C1. Также можно увеличить площадь конструкции (горизонтальные размеры здания), но это резко утяжелит свод.
Выход из этих ситуаций следующий: изготовить повыше над сводом дополнительные четыре шарообразных купола по углам, вместе с антеннами, лучше фрактальными, как на рисунке. На предыдущем рисунке антенна, типа "Волновой канал", которая больше предназначена для приема/передачи высокочастотного сигнала, направлена вверх, к ионосфере.

Устройство древнеримского радиопередатчика немодулированного сигнала аналогично устройству древнеримского радиоприёмника с некоторыми отличиями. Главная его задача: преобразование звуковых колебаний в электромагнитные. Для этого звуковые волны от источника звука необходимо сфокусировать в верхней точке, поэтому крыша передатчика должна иметь конусообразную форму. В верхней части крыши должна быть мембрана из материала с пьезоэлектрическим эффектом, например, из сегнетовой соли. На обе поверхности мембраны можно нанести золотую краску. К поверхностям припаять железные шины, которые направить на шарообразную резонаторную камеру и далее к антенне.
Ещё одна особенность радиопередатчика в том, что его мощность должна быть большой, следовательно, золотые крышу и сферический купол надо располагать как можно выше, поэтому радиопередатчики выше радиоприёмников.

Важный вопрос - распространение сигнала. В этом нам поможет ионосфера Земли, слои которой позволяют отражать электромагнитные волны. Её свойства зависят от времени суток, времени года и т.д. Выше 50 километров от земли слой D может отражать электромагнитные волны частотой в несколько десятков килогерц и распространяться на десятки километров. Выше 100 километров слой E отражает волны в несколько сотен кГц и, соответственно, может распространяться в несколько раз дальше. В данном случае соблюдается закон радиосвязи: чем выше частота сигнала, тем на более дальнее расстояние его можно передать.
Так как первоначальный сигнал низкочастотный, необходимо его частоту повышать.

Повысить частоту можно радиоретрансляторами (которые могут выполнять в том числе функцию усиления сигнала). Для этого радиоприёмник соединить переходом (звуководом) с радиопередатчиком. При преобразовании электромагнитных сигналов в звуковые и наоборот лучше использовать вторую гармонику сигнала. В итоге этот ретранслятор увеличит частоту электромагнитных колебаний в 4 раза, что попутно исключит такой нежелательный эффект усилителей, как самовозбуждение. Если на входе 2 килогерца, на выходе - 8 килогерц. Далее, 8 кГц - 32 кГц, 32 кГц преобразуется в 128 кГц. Следует понимать, что при частотах, выше 20 кГц внутри здания древнеримского радиоретранслятора будут генерироваться не простые звуковые волны, а ультразвуковые волны (их будут слышать только летучие мыши :) ).
К сожалению, что в данных древнеримских радиоретрансляторах повышать частоту до мегагерц не получится: сигнал пройдёт сквозь ионосферу в космос.
Понижение частоты рассматривать не буду. Отмечу только, что принцип работы несколько другой, но можно настроить и изготовить компоненты так, чтобы частота понижалась тоже в 4 раза.

Таким образом, из каскада радиоретрансляторов можно изготовить частотный умножитель. У первого ретранслятора этого умножителя приёмник должен быть высокочувствительный (пятикупольный), поскольку имеет дело с низкочастотным сигналом.
Последний ретранслятор в этом каскаде посылает сигнал через ионосферу на десятки километров. Поэтому его передатчик должен быть высокий и массивный, а антенна - волновой канал,- направлена вверх, для отражения от ионосферы. Это позволяет распространять сигнал по всем направлениям, на 360 градусов.

Теперь можно перейти к следующим важнейшим узлам древнеримской сотовой связи - базовым станциям, состоящим из множества "зданий-радиоламп". Что-что, а огромные здания древние римляне строить умели :)
Рассмотрим пример для ретрансляции 3-х каналов.
Для ретрансляции канала "3" используется один серый ретранслятор, Для ретрансляции канала "2" - два темно-зеленых ретранслятора.
Для канала "1" (темно-фиолетовые ретрансляторы) частоту сигнала снижаем до звукового, далее повышаем до высокочастотного. Что это дает? Промежуточным узлам можно прослушивать сообщения (в экстренных случаях можно вклиниваться в канал и передавать сообщения). Получаем широковещательный канал, в современной интерпретации - всеимперское радиовещание :)

Переходим к заключительной важной части - древнеримской маршрутизации каналов.
Следует понимать, что связь получается с полным дуплексом, т.е. передача идёт по одним каналам, а приём по другим. Возникает проблема перегрузок базовых станций. На рисунке изображено, что красные и синие каналы обеспечивают связь между двумя конечными точками. Но, так как их маршрут пересекают другие каналы: зеленый и желтый, - то в некоторых участках приходится настраивать маршруты по параллельным, менее загруженным участкам. Для того, чтобы каналы друг с другом не смешивались, используется частотное разделение. Например, первоначально для красного канала используется колокольный звон с частотой 350 Гц, для синего - 700 Гц.
Заканчиваю описание, потому что, если рассказывать подробней, не хватит целой книги.
Напоминаю о просьбе: в комментариях приводите научные и технические доводы.

На докторскую материал

На бесплатный галоперидол.

пиздите вы всё, наверное.
не было у древних римлянцев чугуния. не было..

Технологию литья чугуна освоили в Китае, откуда этот термин (через татаро-монгольское посредничество) попал в Россию. В X веке в Китае появляются чугунные монеты, однако в широком применении вплоть до XIX века оставались бронзовые монеты. В XI веке был возведен чугунный шпиль пагоды Линсяо. XIV веком датируют находки чугунных котлов Золотой Орды (Тульская область), однако на территории Монголии (Каракорум) монголы умели изготовлять чугунные котлы ещё в XIII веке.

В 1339 году (в годы Столетней войны) при обороне французского города Камбре уже использовались чугунные пушки наряду с бронзовыми. В 1403 году в Китае (Пекин) был отлит чугунный колокол. C 1411 года англичане начинают вооружать чугунными пушками свои корабли. В том же XV веке во Фландрии начинают лить чугунные ядра, которые вытесняют каменные. В XVI веке в России (при Иване Грозном) из чугуна начали изготавливаться пушки. Ввиду отсутствия у чугуна такого свойства как ковкость, его широкое производство стало возможным благодаря внедрению технологии доменной печи. Чугунные пушки появились у маньчжуров лишь в 1631 году, а в Китае они были известны со времени династии Мин, которая потеряла власть в 1644 г.

В 1701 году Каменский чугунолитейный завод на Урале (Россия) производит первую партию чугуна (262 кг). На Урале чугунное литье превратилось в народный промысел (Каслинское литьё). В XVIII веке в Англии появился первый чугунный мост (в России чугунный мост появился лишь в начале XIX века). Это стало возможным благодаря технологии Вилкинсона. В том же веке из чугуна начали изготавливать рельсы (Чугунный колесопровод). Помимо промышленного использования чугун продолжал использоваться и в быту. В XVIII веке появились чугунки, которые широко стали использоваться в русской печи.

К концу XVIII века Россия занимала первое место по производству чугуна и выдавала 9 908 тыс. пудов чугуна, в то время как Англия — 9 516 тыс. пудов, дальше шли Франция, Швеция, США.

В 1806 году Великобритания выплавляла 250 тыс. тонн чугуна, занимая 1-е место в мире по его производству, а к середине XIX века в Великобритании была сосредоточена половина мирового чугунного производства. Однако в 1890 году 1-е место по производству чугуна заняли США. Технология бессмеровского процесса (1856) и мартеновской печи (1864) впервые позволила получать сталь из чугуна. В XIX веке чугун широко используется для изготовления викторианских каминов, а также декоративных элементов (например, чугунная решетка памятника Александра II, 1890). Благодаря изготовлению малой скульптуры и ажурных изделий из чугуна широкую известность получили Кусинский и Каслинский заводы. Развитие способов формовки для литья сложных художественных отливок на заводе в посёлке Касли привело к созданию способа изготовления стержневых форм, который применяют и в настоящее время, особенно в станкостроении. Также в XIX веке из чугуна изготавливались водопроводные и канализационные 12-дюймовые трубы Лондона. Однако с появлением нарезного оружия (Пушка Армстронга, 1854) сталь вновь начинает вытеснять чугун.

Это сообщение отредактировал HansMeinIgel - 26.03.2020 - 10:26

Сигнальные огни?

это теперь рентв на неделю хватит фильмов налепить материалу!

С докторской я опоздал.
Меня переплюнул Роман с ютуб-канала MrRomancorp.
В ролике "Лекция 1 Что такое электричество ч6" мало того, что он описывает голосовой радиоприёмник модулированного сигнала, так он создал реально действующую модель плазменного динамика.

Это сообщение отредактировал Веля21 - 26.03.2020 - 11:06

чо бля?

Кто ты,человече? И что ты куришь?
Будь другом,отсыпь,а.Тоже хочу чтобы мне такие мультики транслировались.

Херасе заморочился...

Купола золотые, отбивание ритма колоколами, множество высоких строений, антенны похожие на сами знаете что - что-то это напоминает
Аффтар жги еще

Это сообщение отредактировал Vardok47 - 26.03.2020 - 10:31

Скорее всего ТС накуренным в цивилизацию пытался играть, а потом учебник по радиоэлектронике читать начал.