Герда Айртон

Первая женщина в электротехнической науке внесла большой вклад в её развитие
07.02.2019
Борис Хасапов

Женщина-врач, женщина-учёный, женщина-инженер... Эти словосочетания не вызывают у нас удивления. Более того, когда говорят о специалистах высокого класса, пол не подчёркивают - он играет второстепенную роль.

Так было не всегда. В 1858 г. в Германии на съезде врачей была принята резолюция о недопущении женщин во врачебную практику. В России в 1870-х талантливому математику Софье Ковалевской могли предложить только вакансию учительницы начальных классов. Во Франции лауреата Нобелевской премии по физике 1903 г. Марию Склодовскую-Кюри не избрали в Академию наук только потому, что она была женщиной. Мало того, за свою исследовательскую работу она вообще не получала зарплаты. Только в ноябре 1904 г. Марии дали «законные права входить в лабораторию мужа» и получать деньги.

В большинстве университетов женщин не принимали в качестве слушательниц даже за деньги, а там, где принимали, им выдавались удостоверения об окончании, не имеющие юридической силы для занятия государственных должностей. Как выразился профессор высших женских курсов Петербурга И. М. Сеченов, в те времена женщины просто «сознательно и бескорыстно стремились к образованию, как к высшему благу».

Зарождение науки

В 1891 г. в США произошло показательное событие. Одна из фирм, пытавшаяся освоить энергию Ниагарского водопада, объявила всемирный конкурс на лучший проект. Во время заседания конкурсной комиссии один из инженеров-электриков заявил: «Эти господа пытаются за премию в 3000 долларов заполучить информацию, цена которой - сотни тысяч». Тогда бизнесмены не понимали, каких денег стоят знания в области электротехники и гидроэнергетики.

Первыми это осознали японцы, что было видно по бурному развитию их науки. Ещё в 1875 г. правительство Японии основало в Токио Имперский инженерный колледж, преподавать в котором приглашали опытнейших инженеров-электриков со всего мира. Среди них оказались англичане - Уильям Айртон, главный специалист построенного компанией «Сименс и Гальске» телеграфа Лондон - Калькутта, и Джон Перри, участник прокладки трансатлантического телеграфного кабеля. Эти специалисты были первыми профессорами новой науки - электротехники. Помимо преподавательской деятельности они проводили опыты в специализированной лаборатории, которую сами спроектировали и построили. Здесь они изобрели и изготовили целый ряд новых приборов.

Японцы не жалели денег на развитие электротехники. В дальнейшем Имперский инженерный колледж стал основой Токийского университета.

Маяки прогресса

Вскоре в Англии осознали, что широкого применения электротехники во всех сферах промышленности силами изобретателей-одиночек не добиться. Технические колледжи, готовившие специалистов для промышленности Великобритании, в 1884 г. объединяются в Имперский колледж науки и технологий, который становится технологической базой Лондонского университета. Сюда возвращаются английские специалисты из Японии. Начинается подготовка собственных кадров. Впрочем, не только подготовка, но и, как говорят сегодня, прорывные научные исследования и разработки.

Великобритания не имела научно-исследовательских организаций. Разработкой и внедрением новой техники традиционно занимались в университетских лабораториях и на фирмах-производителях, нацеленных на конкретные заказы.

Островная страна, берега которой часто бывают окутаны туманом, имела большой флот и нуждалась в ярких источниках света для сотен маяков. Лучше всего для этой цели подходил свет электрической дуги, видный за десятки миль.

Идея была прекрасной, но надёжных дуговых осветительных установок в то время не существовало. Горение дуги было неустойчивым, свет менял оттенки, лампы создавали мощный шум. Высокотемпературная дуга расплавляла и сжигала изоляторы всех известных видов. Электроды сгорали неравномерно, что требовало непрерывной регулировки для удержания дуги в фокусе зеркальной системы.

Для создания надёжного светильника требовались специальные изыскания, которые профинансировало морское ведомство. Работы в этой области взяли на себя профессора У. Айртон и Т. Матер. Им была поставлена задача - «обеспечить максимально яркое освещение при данной мощности генератора». Одновременно они продолжали работу по подготовке кадров, привлекая студентов колледжа к ведущимся разработкам.

Прецедент

При очередном наборе студентов в колледж произошло неординарное событие: инженером-электриком захотела стать женщина Герда Маркс. Претендентка в возрасте 30 лет имела математическое образование, полученное в Гиртон-колледже Кембриджского университета в 1881 г. Правда, в те времена женщинам-выпускницам степень бакалавра не присуждали, хотя спрашивали с них по полной программе. Взамен выдавали удостоверения, которые, впрочем, официальным документом не считались.

Выпускница Кембриджа зарабатывала себе на хлеб репетиторством. К 1884 г. она накопила немного денег для оплаты за обучение в новом колледже, опубликовала несколько математических работ в педагогическом журнале и запатентовала чертёжный прибор, позволяющий делить любую линию на нужное число равных частей.

По историческим свидетельствам, студентка была «живой, привлекательной и независимой женщиной». Даже противники женского равноправия говорили о её «значительном личном обаянии». Никого не удивило, что незадолго до того овдовевший 37-летний профессор Уильям Айртон сделал студентке предложение и они в 1885 г. зарегистрировали брак. Супруга профессора стала именоваться Гердой Айртон.

Герда Айртон

Вскоре у них родилась дочь. Она и дочь от первого брака профессора, а также хлопоты по домашнему хозяйству, конечно, отвлекали студентку от занятий, но курс колледжа Герда прошла. После сдачи специальных экзаменов Герда Айртон получила степень бакалавра в Лондонском университете, однако её научные знания и умения поначалу оказались невостребованными.

Обстоятельства изменились после двух случаев, никак не связанных друг с другом. В 1891 г. во Франции умирает активистка движения за равноправие женщин мадам Бодикон, завещая своё состояние в пользу Герды Айртон. Теперь супруга профессора может нанять домработницу и переложить на неё часть семейных обязанностей. К тому времени у военных моряков возникает идея использовать свет электрической дуги как боевого средства. По их замыслу, яркий свет электрической дуги на корабле должен направляться на нападающие миноносцы, чтобы ослеплять противника, мешая прицельному торпедированию. Понятно, что для этого светильник должен быть очень ярким и крайне надёжным.

Ценный ассистент

Профессор Айртон и его помощники не успевали с многочисленными опытами, тем более что им приходилось часто выезжать на многочисленные электротехнические выставки во Францию, Германию и США. В те времена только так можно было знакомиться с новейшими достижениями выдающихся электротехников мира - Сименса, Яблочкова, Эдисона и других. А поездка, например, в США занимала месяцы.

Перед одной из поездок работники лаборатории совершенно случайно испортили лабораторный журнал профессора с результатами многочисленных исследований. Это была почти катастрофа: военное ведомство придирчиво контролировало финансирование. Поэтому было решено восстановить журнал, допустив Герду Айртон к повторению опытов. Она, конечно, была в курсе всех важных событий и достижений лаборатории, владела методиками, а потому блестяще справилась с этой задачей.

В лаборатории

Первые же наблюдения над вольтовой дугой, так тогда назывался дуговой разряд, дали удивительные результаты. Оказалось, что электрическая дуга является специфическим проводником, в котором не соблюдается закон Ома. Гипотеза, что столб раскалённого газа дуги испускает свет, не подтвердилась. Ослепительный свет исходил преимущественно из концов раскалённых электродов. Температура их настолько высока, что её можно было измерять только оптическими способами - все известные элементы испаряются в пламени дуги.

Герда начинает самостоятельные опыты с угольными электродами. Подбирает их диаметры, расстояние между углями, изменяет токи и напряжения. По полученным данным составляются тысячи графиков, так называемых характеристических кривых. Ищутся закономерности, подбираются составы электродов, их форма, чтобы дуга вела себя устойчиво, не гасла.

Экспериментатор пробует зажечь дугу в разных средах - в светильном газе, водороде, азоте... Оказывается, что в инертном газе дуга горит лучше, устойчивее. Отсюда выводится, что в зоне горения дуги в воздухе идут окислительные процессы, мешающие нормальному горению.

Герда не предполагает, что по результатам её исследований электрическая дуга будет использована в радиопередаче (радио тогда называлось искровым телеграфом). Именно дуга сможет заменить искру, обеспечив незатухающие колебания в антенне. Эксперименты Герды Айртон были крайне важны для будущего развития радиотехники.

Женщина-учёный выводит многочисленные формулы, удобные для использования в практической деятельности, для инженеров-сварщиков, металлургов, светотехников.

В 1895 г. человечество получает в подарок одно из величайших изобретений - кинематограф. Для проецирования «движущихся картин» на большой экран требуется яркий источник света. Лампочки накаливания Эдисона и Лодыгина тогда ещё были слишком маломощны. Лучше всего для задачи подходят дуговые лампы. Но они издают неприятные шипящие звуки. Это было неприемлемо, если учесть, что в те времена проектор находился в одном зале со зрителями. Впрочем, шум мешает не только здесь. Дуговые лампы, установленные в театрах, особенно оперных, своим шипением отравляли зрителям восприятие музыки и мешали ловить нюансы речи. И Герда Айртон разрабатывает специальный фонарь для проекционных аппаратов, менее шумных, с приемлемым для человеческого глаза спектральным составом света. Она патентует фонарь как изобретение. Впрочем, с шумом дуги борется не только она.

В резонанс

Молодой учёный Уильям Дуддель в 1900 г. пробует уменьшить шум дуги с помощью электрического фильтра - комбинации индуктивности и ёмкостей. Мысль оказалась бесполезной для решения конкретной задачи, но крайне перспективной. Подсоединив параллельно дуге конденсатор и катушку, вместо уменьшения шума исследователь помимо шипения получил ещё и громкий свист. Нет худа без добра: оказалось, что, изменяя ёмкость конденсатора, можно получать музыкальные звуки различных частот. Дуга «запела». Так появился генератор незатухающих колебаний - основа современной радиосвязи.

Во время публичной демонстрации устройства его изобретатель на примитивной клавиатуре исполнил гимн Англии «Боже, храни Короля», но изобретение не нашло скорого применения на родине. Близорукость Военно-морского ведомства его Величества в те годы была поразительна. Английские моряки прочувствовали это на своей шкуре позже, в 1914 г., когда их противник - более дальновидная кайзеровская Германия - на деле подтвердил высокое качество своей радиосвязи. В основе немецких радиопередатчиков лежала угольная дуга, горящая в среде водорода. Однако вернёмся к нашей героине.

Герда Айртон считала исследования дуги главным своим научным достижением. В 1902 г. в Лондоне издаётся её книга «Электрическая дуга», которая весьма ценилась специалистами-электротехниками по всему миру.

Её муж Уильям Айртон, считавшийся учителем почти всех инженеров-телеграфистов Англии, занимал пост президента Института инженеров-электриков.

Как высококлассный специалист, Уильям Айртон ценил знания супруги и её энтузиазм, при этом подчёркнуто не вмешивался в её эксперименты. Это знали все, а не только сотрудники их лаборатории. В 1899 г. Герда Айртон делает в институте доклад о своих наблюдениях по вольтовой дуге, который производит на слушателей большое впечатление. Проблем с голосованием не было, и её избирают членом Института инженеров-электриков. Так официально появилась первая женщина-электрик.

Волны судьбы

В 1901 г. Уильям Айртон серьёзно заболевает. Семья вынужденно уезжает подальше от лондонского смога - на морское побережье. Здесь нет электротехнической лаборатории, но есть морские волны, по которым можно наглядно изучать характер любого волнового движения. А оно вызывает множество вопросов у физиков, электриков, радистов, студентов. Ведь электромагнитные колебания имеют волновой характер.

Герду, как инженера-электрика, заинтересовал феномен появления ряби на песке при отступлении моря во время отлива. Исследовательница заказывает десятки стеклянных аквариумов, заполняет их водой с песком и размещает в своём дачном домике, где проживает с больным мужем.

В опытах она разными способами взбалтывает воду и наблюдает. Материалы фиксируются и анализируются. Их результатом становится научная работа по волновым процессам.

Ценные работы по вольтовой дуге и волновым процессам не остались незамеченными в академических кругах Англии. В 1902 г. Герду Айртон выдвигают кандидатом в члены Лондонского Королевского общества. Но чартер (устав) академии в то время не позволял женщине быть её членом. Отказ в членстве принёс Герде горькое разочарование.

В 1903 г. к Герде Айртон из Франции приезжает Мария Склодовская-Кюри, которая пребывает в состоянии тяжёлой душевной депрессии. Не только потому, что её также не избирают в Парижскую академию, но и из-за сплетен недоброжелателей, которые распространили слухи, что Мария печатает результаты не своих исследований, а труды своего недавно умершего мужа Пьера Кюри. Герда успокаивает подругу, отвлекает её от переживаний и возвращает ей интерес к жизни. Вскоре Мария получит вторую Нобелевскую премию, что доставит Герде большую радость.

Признание

В 1906 г. Герду Айртон приглашают в Лондонское Королевское общество доложить по темам её работ. Доклад был сделан блестяще, а научные работы Герды Айртон были представлены к награде в виде Большой медали и небольшой денежной премии. Но радость была не в премии, а в том, что Герда Айртон стала первой женщиной, читавшей доклад в английской академии.

В годы Первой Мировой войны большой патриот своей родины Герда Айртон разрабатывает конструкцию специального электрического вентилятора для борьбы с отравляющими газами противника, тогда впервые применёнными немцами. Она изобретает малогабаритный вентилятор для выдувания ползущего по земле тяжёлого отравляющего вещества и вентиляции окопов. Авиация в те годы была развита недостаточно, чтобы иметь возможность атаковать противника с воздуха, нужно было как-то одолевать его на земле, а потому метод, предложенный Гердой Айртон, был принят. Британская армия закупила сто тысяч вентиляторов.

Герда Айртон на 15 лет пережила своего мужа, первого в истории профессора электротехники. Умерла она в 1923 г. По иронии судьбы в том же году Лондонское Королевское общество изменило свой устав, разрешив членство женщин.

Страничка биографии

Герда Айртон (урождённая Маркс) родилась на о. Портси, в Англии, в 1854 г. Она была третьим ребёнком среди восьми детей часовщика, эмигранта из Польши. Отец Герды ушёл из жизни рано, в 1861 г. Мать Герды, искусная вышивальщица, пыталась своим трудом прокормить ораву детей. Это было сложно даже с помощью благотворительных организаций. Разумеется, о приличном образовании детей речи не шло. Поэтому мать отдаёт Герду на воспитание своей сестре, учительнице и совладелице частной школы в Лондоне.

Школа-интернат, где обучалась Герда, была элитной, и поэтому девочка получила возможность общаться не только с учениками, но и их родителями - представителями местной интеллигенции. Среди них была и писательница Мэри Эванс, публиковавшаяся под мужским псевдонимом Джордж Элиот.

Окончив школу, Герда остаётся в Лондоне и не только зарабатывает себе на жизнь рукоделием, но и помогает своей семье. К счастью, талантливая девушка была замечена и состоятельные люди оплатили её обучение в Кембриджском университете, где существовал женский Гиртон-колледж.

После успешной сдачи вступительных экзаменов по математике и английскому языку в 1876 г. Герда становится студенткой колледжа. Все помыслы юных леди Гиртона направлены на то, чтобы доказать своим примером, что они ничем не хуже джентльменов, обучающихся в других колледжах. Герда Маркс организует женскую пожарную команду, поёт в хоре, вместе с Шарлоттой Скотт создаёт математический клуб, «чтобы уметь обсуждать любые математические вопросы».

Напряжённая учёба не лучшим образом отразилась на здоровье Герды. Ей приходилось часто измерять собственное артериальное давление. Чтобы сократить время на эту процедуру, она изобретает новый тип тонометра. Наконец-то в 1881 г. университет был окончен, но Герда вместо диплома получает ничего не значащую бумажку. Тем не менее она становится репетитором, даёт частные уроки. Появившиеся деньги Герда решает использовать для продолжения учёбы. Известно, что на Западе хорошим специалистом считается тот, кто получил образование в нескольких вузах. Именно это обстоятельство приводит Герду в Имперский колледж науки и технологий.

Читайте другие наши материалы