За привлечение жителей Севера к предстоящей работе взялась большая группа энтузиастов, обьединённая вокруг Комитета северных народов.
Отправка в северные районы учителей, врачей и исследователей природы Крайнего Севера — после отбора кандидатов и прохождения курса по изучению условий выживания на Севере и обязательного изучения хотя бы одного языка аборигенов — стала первым шагом программы освоения Севера. Как всегда бывает в таких масштабных проектах, уже реализация первого шага создала неожиданные трудности и предоставила неожиданные возможности, потребовав существенно изменить последующие запланированные действия.
Очень много дала переоценка ресурсов и возможностей, находящихся в распоряжении северных народов. Представление о крайней нищете, исключительной убогости жизни северных народов, их отсталости, после того, как молодые энтузиасты испробовали эти условия на себе, поколебались. Как писал один из учителей (и по распостранённой среди волонтёров практике — врач), работавший среди нганасан Таймыра, Ужвартов: "Не следует полагать, что тяжёлые условия жизни Севера могут быть преодолены иначе, как искусным, виртуозным применением всех возможностей, предоставляемых человеку природой. Необходимо изучить и полностью использовать бесценный опыт поколений людей, сумевших не только выжить в условиях тундры, но и создать развивающуюся культуру. Нашей целью должна быть не замена аборигенного образа жизни образцами нашей культуры, а развитие собственных форм жизни народов Севера и если мы сможем, применяя все имеющиеся в нашем распоряжении силы науки, поднять материальную культуру арктических народов до сопоставимого с остальной жизнью человечества уровня — это станет лучшей пропагандой и полным разрешением задачи вовлечения северных племён и населённых ими территорий в общехозяйственный оборот."
Работники Комитета северных народов, изучая весь привычный уклад жизни на Севере, искали способы улучшить, усовершенствать средства жизни и методы выживания северян. Обработка кож и заготовка долго не портящегося мяса, ветеринарное обследование и лечение домашних оленей, строительство зимников и изучение возможностей заготовки кормов — и множество других исследований, которые велись в результате тщательного и внимательного описания быта северных людей для качественного его улучшения.
Одним из таких исследовательских проектов была работа группы студентов из эстонского Института Пастера. В институте в основном продолжались работы по созданию новых медицинских средств и вакцин, во многом основанные на применении активных веществ, извлекаемых из низших растений и грибов. Молодых энтузиастов из лаборатории микологии привлёкла просьба о создании удобных светильников, не требующих большого количества топлива или иных расходных материалов, например электрических батареек. Свечение гнилушек — хемолюминисценция мицелия некоторых видов грибов — могло дать требуемое решение. Для такого освещения не нужно много топлива и производство таких светильников несложно и легко применимо в условиях Севера. Необходимо было только изучить сами дающие свет формы плесени и выделить наиболее перспективные.
Дальнейшие исследования, как всегда, показали, что простота замысла редко совпадает с простотой исполнения. Люминисцирующие грибы оказались достаточно капризны и для выведения штаммов, дающих устойчивое свечение, могли понадобиться десятилетия. Тогда микологи решили попробовать другой путь. Выделить дающее свет вещество из грибницы и сделать светильники из "чистого" светящегося начала. Это тоже оказалось совсем не просто, но молодым исследователям улыбнулась удача.
В одной из множества серий по выделению на сепарационных барабанах составляющих гриба был использован в качестве фиксирующего раствора, из которого велся отбор вещества, не формальдегид, а силикатный гель. Просто буквально не хватило консерванта на бесчисленные серии и ребята рискнули использовать заменитель. Ещё одной удачей было то, что барабаны были слаботочные, и их поэтому не изолировали. Слабые электрические токи не нарушали обычно процесс осаждения вещества на подложку барабана. В результате при одном из опытов с разными скоростями вращения барабанов под тонкой плёночкой покрывшего барабан жидкого стекла еле заметно светилась зелёноватым гнилушечным светом поверхность барабана. Удалось установить, что светящаяся субстанция практически мгновенно разлагается на воздухе, вступая в реакцию с атмосферным кислородом. Все работы с ним надо вести в бескислородной среде. Зато с испусканием света разобраться получилось довольно быстро — вещество фосфорецировало в слабых высокочастотных полях. Причём для каждого из видов вещества — а из разных видов светящейся плесени выделены были различные светящиеся начала — существует своя "резонансная" частота, на которую данное вещество реагирует.
Исследовательские работы затянулись на три года, но в итоге была представлена полупромышленная установка, позволяющая выпускать "экономные светильники". Небольшие прямоугольные металлические листы, сверху покрытые стеклянной глазурью, светились довольно ярким неприятного оттенка светом при подключении источника тока через небольшой высоковольтный резонатор. У конструкции были несомненные плюсы — она была компактнее и проще, чем обычные источники света. На одной батарейке новый светильник работал раз в десять дольше, чем фонарик с лампочкой накаливания. Всё-таки в лампочке накаливания большая часть энергии преобразуется в тепловую, необходимую для нагрева нити светильника до тысяч градусов, а в хемолюмисцирующих светильниках почти вся энергия превращается в свет, за исключением потерь в высоковольтном трансформаторе. Недостатком была всё-таки большая трудоёмкость производства — и главное, раздражающий глаза гнилушечный свет фонариков. Но несмотря на этот недостаток, необходимость в безопасном и экономном источнике света была достаточно велика. Поэтому в начале тридцатых годов в Эстонии первые образцы таких светильников получили широкое распостранение — везде, где нужно было освещение только для ориентировки при желательно малых затратах. Дежурные светильники-ночники и лампы в туннелях и шахтах — вдали от проведения работ. Небольшие уличные светильники и освещение в коридорах кораблей. Освещение автомобилей и небольшие ручные фонарики. Массовое применение новинки было важной причиной для дальнейших исследований "биогенных хемолюминисцирующих источников света". Несколько коллективов, включающих в свой состав специалистов из разных отраслей знания, взялись за совершенствование, развитие и упрощение производства "холодного света".
Одной из важных задач считалось добиться более приемлимого цвета, даваемого светильниками. Пусть не такого, как от ламп накаливания, но хотя бы менее мертвецкого. Опробовались разные способы — от смешивания нескольких видов светящихся составов до нанесения на стекло дополнительных красителей, светящихся под испускаемым хемолюминофором светом и изменяющих суммарный спектр свечения. Наиболее результативным был именно последний вариант — при смешении или внесении добавок в сам светящийся состав он как правило, становился нестабильным и разрушался. Светящиеся краски несколько ухудшали характеристики источника света — яркость падала в полтора-два раза, зато сам свет был более "тёплым" и такие светильники уже были приемлимы для более широкого круга использования.
Другие группы сосредоточились на других направлениях изучения свойств нового открытия. Существует ли предел яркости света, испускаемого такими светильниками, можно ли на их основе создавать столь же мощные источники света, как на приборах накаливания. То есть можно ли сделать "хемо-прожектор"?
Каков предельный размер такого светильника, нельзя ли на его основе делать целые светящиеся поверхности, например, светящиеся стены домов? Может быть, на основе таких источников света можно сделать нечто вроде светящейся краски и вообще избавиться от специальных источников ночного света? Красить ею дома и корабли, автомобили и самолёты. Или её можно будет добавить в ткань, прошитую металлическими нитями — тогда будут светиться, как фонарики, стены палаток и плащи-дождевики, зонтики и женские платья. Новый источник света будил фантазию, появлялись неожиданные предложения по применению его свойств в самых неожиданных отраслях, например в машиностроении. Автомеханики предложили применить хемолюмисцирующие покрытия для постоянного освещения моторов, так как при ремонте машин почти всегда возникают проблемы с освещением внутренностей механизмов. Железнодорожники увлеклись системой "свет-стой". Ровный, не дающий теней свет хемосветильников навёл их на идею автоматической системы торможения перед препятствиями в ночное время. Машинист, несмотря на мощные прожектора, установленные на составе, всё-таки не слишком хорошо видит, что происходит перед поездом, к тому же ночью его внимание всегда слабее. Вместо прожекторного освещения предлагалось покрыть путь светящимся составом и установить на паровозах автомат-фотоэлемент. Если что-то перекрывает свет впереди — значит на путях появилось препятствие, закрывающее светящиеся пути и надо тормозить. К сожалению, срабатывание фотоэлемента надёжно происходило только при очень ярком освещении и небольшой скорости состава. Но сам прибор впоследствии был применён в других технических решениях.
Наибольшие последствия для развития техники имели исследования, ведшиеся с целью получить максимально равномерный и постоянный поток света от хемолюминофоров. Начаты они были по инициативе фотографов, которых не удовлетворяли постоянные слабые мерцания и "волны" свечения первых хемофонариков. Но в лаборатории ЦИС заинтересовались изучением фундаментальных физических свойств и механизмов нового источника света и именно эти фундаментальные работы, начатые по подсказке прикладников, дали наибольший эффект.
Описание механизма свечения дало понимание причин неравномерности светоиспускания. Высоковольные колебания создавали волну на поверхности металла, на которую наносился люминофор. Неравномерность соответствовала градиентам волнового процесса. Стало понятно, что для уменьшения неравномерности надо уменьшить размер источника света. Точечный или приближающийся к точечному хемолюминофор мог давать равномерный свет. Поскольку преимущество хемолюминофорных светильников как раз и состояло в возможности создания достаточно крупных светящихся поверхностей, то такой результат был не воодушевляющим. Сначала экспериментаторы попытались разрешить проблему неравномерности источника света, собирая его из множества малых элементов, но кроме непомерного роста трудоёмкости соединения крошечных пластинок металла (по аналогии такую модель светильника назвали "кольчужной"), возникла трудноразрешимая задача синхронизации множества крошечных высокочастотных контуров для каждой из микролампочек. Когда экспериментаторы обратились к теоретикам с просьбой рассчитать режимы синхронизации, те очень удивились такому нерациональному методу создания массива ячеек и порекомендовали наложить на единое поле сетку электродов, в каждой из ячеек которой будет возникать однообразный ток.
Это решение разом позволило в десятки раз уменьшить трудности с созданием "больших" световых пластин и открыло дорогу к последующему совершенствованию "холодного света". Создание электрохимическим способом "сетки" из металлического листа с весьма малым размером ячеи напрямую следовало из приёмов получения высокопрочных анизотропных листов металла. Нанесение на такую "сетку" хемолюминофора привело к повышению концентрации и увеличению плотности светящегося агента в ячейках и увеличило яркость источника света. Использование отработанных в промышленном масштабе способов "тонкоплёночной" металлургии снизило трудозатраты настолько, что хемолюминисцирующие источники света стали более доступными, чем лампы накаливания. Кроме того, для их производства не нужно было экспортировать дорогой вольфрам. К середине тридцатых годов "холодный свет" начал массово применяться в Эстонии и в меньших масштабах — в Советской Федерации.
В 1932 году "холодный свет" получил новое, неожиданное применение. Радиолаборатория ЦИС была на тот период основным разработчиком визоров. Весьма сложной и дорогой частью аппарата оставалась вакуумно-катодная лампа, на люминисцирующей под потоком электронов поверхности которой получали изображение, соответствующее отражению радиолуча. От газоразрядных "световых столов", бывших на ранних прототипах, пришлось отказаться из-за чрезвычайной расплывчатости изображения и быстрого выхода оборудования из строя при малейших колебаниях. Катодная трубка тоже была хрупка и капризна, но всё же лучше и надёжнее. Параллельно лаборатория участвовала и в других работах радиотехнической или с ними связанной направленности. Высокочастотные индукторы "холодного света" во многом повторяли высокочастотные контуры визоров, поэтому сотрудники лаборатории давали консультации и участвали в расчётах наиболее экономичной конфигурации таких контуров. Когда рассматривали один из первых удачных образцов "большого света" с мелкоячеистой структурой, одного из сотрудников Радиолаборатории вдруг осенило. Он всё пытался вспомнить, что же ему напоминает свечение хемолюминофора. Ну конечно же, первые газосветные столы! Ведь как и там, свечение в отдельных местах хемолюминофора зависит от наличия высокочастотных колебаний в нём, а значит, управляя напряжением на листе путём регулирования напряжения в отдельных местах сети, мы получим на нём изображение.
Предположение успешно подтвердилось. Благодаря тому, что уже были созданы хемолюминофоры с шагом ячеи в 0,5 мм, удалось получить на редкость качественное — по сравнению с катодной лампой — и устойчивое изображение. Поскольку в таком устройстве не было гибких частей, хемоэкран практически не реагировал на колебания и толчки и был идеальной кандидатурой для больших — размером двадцать сантиметров на пятнадцать! — экранов корабельных и воздушных визоров. Применение хемоэкранов позволило существенно уменьшить вес радиовизорного оборудования и улучшить его характеристики — дальность и отчётливость. Любопытно, но из-за аналогии со "световыми столами" первые хемоэкраны тоже устанавливали горизонтально — в отличие от закрепляемых вертикально вакуумных трубок. Только к началу 40-х годов вернулись к установке светоэкранов на стенах радиорубки. Применение "холодного света" в качестве элемента радиотехнической схемы стало началом массового применения в радиотехнике электрохимических "тонких плёнок". В начале 40-х годов по аналогии с экранами были созданы первые простейшие радиосхемы.
Ещё к двум путям передовых изысканий общее внимание вызвала одна художественная книга. В 1922 году в журнале Федерации молодых коммунистов "Красная Новь" начал публиковаться роман "Закат Марса". Он удивительно точно попал в тон умственному настроению эпохи: восторженные и критические отзывы были многочисленны. Сначала автор собирался для предлагавшегося ему отдельного издания только немного переработать произведение. Сократить технические длинноты и излишние чувственные рассуждения.
