وقتی مخترع رادیو، تلگراف بی‌سیم را ساخت

امواج امیدبخش

ترجمه: مهرناز زاوه ۱۱۰ سال پیش شرکت گولیلمو مارکونی اولین سرویس تلگراف بی‌سیم را در اقیانوس اطلس به‌کار گرفت. مارکونی که همیشه به علم و الکتریسیته علاقه‌مند بود، در اوایل دهه ۱۸۹۰ کار روی ایده تلگراف بی‌سیم را آغاز کرد. یعنی انتقال پیام‌های تلگرافی بدون اتصال سیم و آن‌طور که در تلگراف‌های برقی انجام می‌شد. این ایده جدید نبود؛ محققان و مخترعان بسیاری بیش از ۵۰ سال به بررسی تکنولوژی الکترومغناطیس و سیگنال‌های نوری پرداختند، اما هیچ‌کدام از نظر فنی و تجاری موفق نبودند. پیشرفت‌های نسبتا تازه‌ای از سوی هاینریش هرتز به‌دست آمد که در سال ۱۸۸۸ نشان داد انسان می‌تواند پرتو الکترومغناطیسی را تولید و شناسایی کند. در آن زمان امواج عموما «هرتزیان» نامیده می‌شد و حالا به‌طور کل به آن امواج رادیویی می‌گویند. در جامعه فیزیک علاقه زیادی به امواج رادیویی وجود داشت، اما به‌عنوان یک پدیده علمی و نه به‌عنوان پتانسیل نهفته در آن به‌عنوان یک راه ارتباطی. فیزیکدان‌ها عموما به امواج رادیویی به‌عنوان شکل نامرئی نور نگاه می‌کردند؛ پدیده‌ای با برد کوتاه که تنها می‌توانست در امتداد خط افق دید گذر کند و درنتیجه دامنه آن به افق دیدی به شکل سیگنال‌های بصری محدود می‌شد و آن را برای ارتباط راه دور نامناسب می‌ساخت. با مرگ هرتز در ۱۸۹۴ مطالعات پیشین او مورد بررسی قرار گرفت؛ ازجمله اثبات انتقال و تشخیص امواج رادیویی توسط فیزیکدان انگلیسی، الیور لوج و مقاله‌ای درباره کارهای هرتز توسط معلم مارکونی، آگوستو ریگی. مقاله‌ ریگی علاقه مارکونی به توسعه یک سیستم تلگرافی بی‌سیم بر مبنای امواج رادیویی را تازه کرد. موضوعی که مارکونی به آن توجه کرد، به نظر از سوی باقی مخترعان رها شده بود.

پیشرفت تلگراف رادیویی

مارکونی بیست ساله آزمایش روی امواج رادیویی را آغاز کرد و بسیاری از تجهیزات را در اتاق زیرشیروانی خانه‌اش ساخت. او آزمایش‌های اصلی هرتز را عملی کرد و به پیشنهاد ریگی از کوهرر استفاده کرد؛ یک آشکارساز اولیه براساس یافته‌های فیزیکدان فرانسوی، ادوارد برنلی در سال ۱۸۹۰ که در آزمایش‌های لوج هم استفاده شد که وقتی در معرض امواج رادیویی قرار می‌گرفت، مقاومت الکتریکی را تغییر می‌داد. در تابستان ۱۸۹۴ او یک زنگ خطر توفان ساخت که با باتری، کوهرر و زنگ الکتریکی ساخته شده بود و وقتی خاموش می‌شد که امواج رادیویی تولیدشده توسط رعدوبرق را دریافت می‌کرد. در اواخر دسامبر ۱۸۹۴ مارکونی یک فرستنده و گیرنده رادیویی را به مادرش نشان داد؛ سازه‌ای که باعث می‌شد با فشار دادن یک دکمه از راه دور، یک زنگ در آن سوی اتاق به صدا دربیاید.

او با حمایت مالی پدرش به مطالعه و تحقیق ادامه داد و از ایده فیزیکدانانی که امواج رادیویی را آزمایش می‌کردند ایراد گرفت و به توسعه دستگاه‌ها ادامه داد. دستگاه‌هایی نظیر سیستم‌های فرستنده و گیرنده قابل حمل که قادر بودند از فاصله دور کار کنند. به این ترتیب آنچه را که اساسا یک تجربه آزمایشگاهی بود به سیستم ارتباطی مفیدی تبدیل کرد. در تابستان ۱۸۹۵ او تنظیمات و اشکال مختلف آنتن را امتحان کرد اما با وجود پیشرفت‌های به‌دست آمده، می‌توانست سیگنال‌ها را تنها تا نیم مایل بفرستد؛ فاصله‌ای که در سال ۱۸۹۴ الیور لوج آن را به‌عنوان حداکثر فاصله برای ارسال امواج رادیویی پیش‌بینی کرده بود.

پیشرفت در انتقال

پیشرفت در همان تابستان حاصل شد؛ زمانی که مارکونی متوجه شد با افزایش ارتفاع آنتن، محدوده بسیار بزرگ‌تری قابل دستیابی خواهد بود و با وام گرفتن از تکنیکی که در تلگراف باسیم استفاده می‌شد، فرستنده و گیرنده‌اش را به زمین وصل کرد. با این اوصاف این سیستم قادر بود سیگنال‌ها را تا دو مایل بفرستد. آنتن تک‌قطبی فرکانس امواج را در مقایسه با آنتن دوقطبی که توسط هرتز استفاده می‌شد، کاهش داد و امواج رادیویی قطبی‌شده را عمودی ساطع می‌کرد. به این ترتیب او به این نتیجه رسید که با یافته‌ها و تحقیقات بیشتر، یک دستگاه می‌توانست مسافت طولانی‌تری را طی کند که این هم به لحاظ تجاری و هم به لحاظ نظامی ارزشمند بود. دستگاه آزمایشی مارکونی اولین سیستم انتقال رادیویی کاملا مهندسی و تجاری بود.

مارکونی در ژوئیه ۱۸۹۶ طرز کار اولین دستگاهش را به دولت بریتانیا نشان داد و بعد از آن سری بعدی برای بریتانیایی‌ها از راه رسید؛ در ماه مارس ۱۸۹۷ مارکونی سیگنال‌های رادیویی را تا فاصله ۶ کیلومتری فرستاد و در ماه مه ‌اولین ارتباط بی‌سیم دنیا را به دریا فرستاد. آزمایش در ولز پایه‌ریزی شد و یک پیام از کانال بریستول از دشت هلم به پنارت در فاصله ۶ کیلومتری فرستاده شد. سپس تجهیزات انتقال پیام فورا به ساحل سامرست منتقل شد و فاصله به ۱۶ کیلومتر رسید. تحت‌تاثیر این اتفاق، ویلیام هنری پریس، مهندس برق و مخترع اهل ولز، کار مارکونی را در دو سخنرانی مهم در لندن به عموم مردم معرفی کرد و او رفته رفته مورد توجهات بین‌المللی قرار گرفت.

در دسامبر ۱۸۹۸ سرویس شناور چراغ‌دار انگلیسی اجازه برقراری ارتباط بی‌سیم بین فانوس دریایی فورلند جنوبی در دوور و شناور گودوین شرقی را با فاصله ۱۲ مایل صادر کرد.  در پاییز سال ۱۸۹۹ اولین نمایش از دستاوردهای مارکونی در ایالات‌متحده صورت گرفت. در ۱۵ نوامبر سنت پاول اولین کشتی مسافربری اقیانوس‌پیما بود که بازگشت قریب‌الوقوعش را به‌صورت بی‌سیم به بریتانیای کبیر گزارش داد.

انتقال اقیانوسی

با شروع قرن بیستم، مارکونی شروع به بررسی روش‌هایی کرد که بتواند سیگنال‌ها را به‌طور کامل از این سو به آن سوی اقیانوس اطلس بفرستد و به این ترتیب با تلگراف‌های کابلی به رقابت بپردازد. در سال ۱۹۰۱ مارکونی یک ایستگاه انتقال بی‌سیم در وکسفورد راه‌اندازی کرد تا پولدوی کورنوال را در انگلستان به کلیفدن ایرلند مرتبط کند. سیگنال به کمک آنتن ۱۵۰ متری که با کایت پشتیبانی می‌شد دریافت شد. فاصله بین این دو نقطه چیزی حدود دو هزار و ۲۰۰ مایل بود. این موضوع یک پیشرفت علمی بزرگ محسوب می‌شد اما همچنان شک و تردیدهایی در مورد این ادعا وجود داشت. طول موج دقیقی که استفاده شد مشخص نیست، اما باید چیزی حدود ۳۵۰ متر با فرکانس ۸۵۰ کیلوهرتز بوده باشد. آزمایش‌ها در زمانی از روز انجام شد که کل مسیر اقیانوس اطلس در روشنایی روز بود. امروز ما می‌دانیم (گرچه مارکونی نمی‌‌دانست) که این بدترین انتخاب ممکن بود.

در این طول موج متوسط، انتقال از فاصله طولانی در روز روشن به‌دلیل جذب شدید نور خورشید در یونوسفر امکان‌پذیر نیست. این آزمایش نسنجیده نبود، مارکونی از قبل می‌دانست که باید منتظر شنیدن سیگنال تکراری سه کلیک باشد و گزارش‌ها حاکی از آن بود که این کلیک‌ها شنیده شدند، اما ضعیف و پراکنده. هیچ تایید مستقلی از این دریافت صورت نگرفت و تشخیص آن از نویزهای جوی دشوار بود.  برای مواجهه با شک و شبهه‌ها، مارکونی آزمایش سازماندهی‌ و مستندسازی‌شده بهتری را آماده کرد. در فوریه ۱۹۰۲ مارکونی سوار بر کشتی اس.اس فیلادلفیا از بریتانیا به غرب رفت و سیگنال‌هایی را که از ایستگاه پولدو ارسال می‌شد به دقت ضبط ‌کرد. پیام‌های صوتی تا فاصله دو هزار و ۱۰۰ مایلی دریافت شد و بیشترین فاصله‌ها در شب به‌دست آمد.

این آزمایش‌ها برای اولین بار نشان داد که سیگنال‌های رادیویی برای انتقال طول موج‌های متوسط و بلند در شب بسیار دورتر از روز فرستاده می‌شوند.  در ۱۷ دسامبر ۱۹۰۲ اولین پیام رادیویی دنیا از ایستگاه مارکونی در خلیج گلیس کانادا به اقیانوس اطلس فرستاده شد. در ۱۸ ژانویه ۱۹۰۳ هم پیام تبریک رئیس‌جمهوری تئودور روزولت به ادوارد هفتم، پادشاه بریتانیا از طریق ایستگاه ماساچوست ارسال شد.  مارکونی برای برقراری ارتباط بین کشتی‌ها در دریا شروع به ساخت ایستگاه‌هایی با قدرت بالا در دو طرف اقیانوس اطلس کرد. در سال ۱۹۰۴ یک سرویس تجاری برای ارسال خلاصه اخبار روزانه به کشتی‌های مشترک راه‌اندازی شد و سرانجام در ۱۷ اکتبر ۱۹۰۷ یک سرویس رادیوتلگراف منظم بین کلیفدن ایرلند و خلیج گلیس برقرار شد.

تایتانیک

نقشی که شرکت مارکونی در نجات دریایی ایفا کرد، آگاهی عمومی را نسبت به ارزش و اهمیت رادیو بالا برد و مارکونی را به شهرت رساند؛ به‌خصوص با غرق شدن دو کشتی تایتانیک در ۱۵ آوریل ۱۹۱۲ و لوزیتانیا در ۷ مه‌۱۹۱۵. اپراتورهای رادیویی تایتانیک، جک فیلیپس و هارولد براید توسط شرکت ارتباطات دریایی بین‌المللی مارکونی استخدام شدند. پس از غرق شدن این کشتی بزرگ، بازماندگان با کمک کشتی کارپتیا نجات داده شدند. ارتباطات بی‌سیم به مدت ۷۲ ساعت میان کارپتیا و دیوید سارنوف که او هم توسط شرکت مارکونی استخدام شده بود، برقرار بود. در ۱۸ ژوئن ۱۹۱۲ مارکونی برای رسیدگی به تلفات تایتانیک در ارتباط با عملکرد تلگراف دریایی و رویه اضطراری در دریا مدارکی به دادگاه ارائه کرد. رئیس پست و تلگراف بریتانیا با اشاره به فاجعه تایتانیک گفت: «آنهایی که زنده ماندند، به دست یک مرد و اختراع شگفت‌انگیز او نجات پیدا کردند؛ آقای مارکونی.»  طی سال‌های آینده شرکت مارکونی به محافظه‌کار بودن از لحاظ فنی شهرت یافت، به ویژه با ادامه استفاده از تکنولوژی ناکارآمد جرقه که تنها می‌توانست برای عملیات رادیوتلگراف استفاده شود، آن هم تا زمانی طولانی پس از آنکه مشخص شد آینده ارتباطات رادیویی با انتقال موج مداوم بسیار کارآمدتر است.