II. ПОЯВЛЕНИЕ ТЕЛЕГРАФА

II. ПОЯВЛЕНИЕ ТЕЛЕГРАФА

Электрический телеграф, подобно большинству великих изобретений, имеет большую, сложную и спорную историю. У России, США, Германии, Англии, пожалуй, равные основания претендовать на приоритет в этой области. И хотя имя Сэмюэля Морзе упоминается чаще других в связи с изобретением телеграфа, на самом деле он не был его изобретателем. 24 мая 1844 года Морзе действительно передал по телеграфу своё ставшее историческим "сообщение": "What hath God wrought?" – "Что сотворил Господь?" (вопрос, на который, кстати, до сих пор ещё не найден подходящий ответ). Однако в истории телеграфа за период с 1753 по 1839 годы насчитывается более 47 различных систем. Многие из них, правда, так и остались на бумаге, но были и такие, которые стали фундаментом современной телеграфии.

Сконструированная Земмерингом в Мюнхене в 1809 году система так называемого химического телеграфа может с успехом претендовать на первую заслуживающую внимания попытку применить электричество для передачи сообщений на далёкие расстояния. Вообразите устройство, в котором каждой букве алфавита соответствует свой электрический провод, подключённый к наполненному водой стеклянному сосуду. При прохождении тока по проводу в том или ином сосуде выделяются пузырьки водорода, что указывает наблюдателю, какая буква передана. Этот метод был замечательным достижением того времени. Он привлёк к себе внимание многих исследователей, но в таком виде на практике, конечно, едва ли мог быть применим.

Самуил Томас фон Земмеринг и его пузырьковый телеграф

Более сложная система, основанная на свойствах статического алектричества, была создана в 1816 году Фрэнсисом Рональдсом (1788-1873). В своём саду в Хэммерсмите Рональдс смонтировал 13-километровую линию из подвесного провода и читал передаваемые по нему сообщения по отклонениям лёгких подвижных шариков, особым образом подключённых к концу провода. Будучи наэлектризованными, эти шарики взаимно отталкивались, принимая положение, условно обозначающее переданную букву. Нужно отдать должное сэру Фрэнсису, который с исключительной ясностью сознавал общественное и международное значение такого вида связи. Его брошюра, опубликованная в 1823 году, была первым печатным трудом в области электрического телеграфа. Она содержала главным образом предложения по определению места и характера возможных повреждений телеграфной линии.

Френсис Рональдс и его установка для передачи электрических сигналов

Однако Рональдс родился, по всей вероятности, слишком рано. Его идеи оказались впереди эпохи и не нашли поддержки в высоких кругах. Британское Адмиралтейство, например, в ответ на предложенную им систему телеграфа заявило: "Их светлости вполне удовлетворены существующей системой телеграфа и не намерены заменять её другой". А между тем, Военно-морской телеграф того периода представлял собой исключительно жалкое зрелище. Это был ряд семафорных вышек, расположенных на видимом расстоянии одна от другой, с помощью которых можно было в ясную погоду передавать сообщения из Портсмута в Лондон не намного быстрее, чем на пони-экспресс[1].

Вышка семафорного телеграфа Клода Шаппа

Впоследствии секретарь Адмиралтейства, подписавший Рональдсу отказ, словно по иронии судьбы, поместил в Британской энциклопедии статью по вопросам телеграфии, а в бывшем доме сэра Фрэнсиса поселился Уильям Моррис[2], известный своими проповедями возврата к прошлому как средства, по его мнению, избавляющего человечество от пугающей неизвестности будущего, куда вели идеи людей, подобных Рональдсу.

Системам Рональдса, Земмеринга и других изобретателей того времени не суждено было проявить себя на практике. Эти системы не имели простых и чувствительных устройств для приёма и передачи сигналов, были громоздкими и не пригодными к работе.

Действительно великое открытие произошло в 1820 году, когда датский учёный Эрстед обнаружил, что электрический ток, проходящий по проводнику, может вызывать отклонения. магнитной стрелки, расположенной вблизи него. Это дало возможность впервые использовать электричество как силу физического воздействия, а затем создать громадное множество разнообразных двигателей, генераторов, телефонов, реле, счётчиков, громкоговорителей и других электромагнитных устройств – замечательных и самых многочисленных слуг цивилизации.

Павел Львович Шиллинг

Пять лет спустя, в 1825 году, русский учёный П. Л. Шиллинг (1786-1756) впервые использовал это свойство электрического тока в телеграфном деле. Он изобрёл магнитный телеграф, в котором буквы обозначались положением стрелки-указателя, передвигающейся по белому и чёрному сегментам специальной карты, а передача телеграфных сообщений производилась двухсигнальным алфавитным кодом, составленным Шиллингом. Тот же принцип лёг впоследствии в основу знаменитого кода Морзе. Буква "А", например, обозначалась положением указателя на чёрном, а затем на белом сегментах карты; буква "Несоответственно на чёрном и чёрном сегментах; "С" – на чёрном, белом, белом и т. д.

Так сложилась основа электрического телеграфа, который спустя 11 лет несколько видоизменился и нашел, наконец, свое практическое применение. Случилось это почти одновременно в Америке и в Англии. В 1836 году, обучавшийся в Гейдельберге английский студент-медик В. Ф. Кук (1806-1879), узнав о работе Шиллинга в области телеграфа, настолько заинтересовался новым видом связи, что решил немедленно отказаться от своей будущей профессии врача и заняться телеграфией. Как ему казалось, у него в этой области возникли блестящие идеи. Но их осуществление требовало специальных знаний, которых сам он, к сожалению, не имел и поэтому нуждался в квалифицированной консультации. Для поисков такого специалиста Кук вернулся в Англию и там сумел привлечь к работе известного английского физика, профессора Королевского колледжа в Лондоне Чарльза Уитстона (1802 – 1875), чьё имя, между прочим, связано со многими выдающимися достижениями в области электричества. Уитстон предложил, в частности, метод измерения сопротивления проводников путём уравновешивания неизвестной величины известной и разработал прибор – знаменитый мост Уитстона.

Чарльз Уитстон (Wheatstone)

Уже в 1837 году Кук и Уитстон сумели запатентовать свой первый телеграф. Его испытание провели в том же 1837 году между двумя железнодорожными станциями в Лондоне на линии протяжённостью около двух километров. Приёмными устройствами телеграфа были приборы так называемого стрелочного типа, где буквы обозначались отклонением стрелок вправо или влево, в зависимости от получаемого сигнала.

Схема одного из телеграфных приемников Уитстона и Кука. Передается буква, лежащая на пересечении стрелок.

Система в целом была громоздкой и действовала медленно; тем не менее, с её помощью сообщения мог передавать и принимать даже неквалифицированный персонал, что, по-видимому, явилось одной из причин использования приборов такого типа даже в XX веке на глухих железнодорожных станциях Англии.

Дальнейшее развитие железных дорог и электрического телеграфа пошло рука об руку. Новые быстрые средства транспорта не могли обойтись без быстрой связи. За несколько лет сеть железных дорог и телеграфных линий получила распространение на большей части Европы. К тому воемени Кук и Уитстон уже сумели сколотить состояния. Их успех вместе с тем стал концом их дружбы. Начался долгий и беспредметный спор о приоритете в изобретении телеграфа, хотя ни Куку, ни Уитстону, как известно, он не принадлежал.

Сэр Уильям Ф. Кук (Cooke)

В этот же период по другую сторону Атлантического океана – в Америке – происходили аналогичные события. Художник-портретист среднего таланта Сэмюэль Финлей Бриз Морзе (1791-1872) также занимался разработкой электрического телеграфа. Как увидит читатель, в историях Кука и Морзе имеется поразительное сходство. В своих обычных занятиях Морзе не имел ничего общего с техникой и, в частности. с электричеством. В 1832 году, возвращаясь из Европы в США, он узнал о телеграфе из случайной беседы со своим попутчиком.

Сэмюэл Морзе

Услышанное, видимо, произвело на него такое впечатление, что по прибытии домой он немедленно занялся опытами в области телеграфной связи. Работа поглотила всё его время. Лишь необходимость зарабатывать на жизнь вынуждала его иногда прибегать к прежним занятиям. Попытки получить сколько-нибудь ощутимую финансовую поддержку государственных учреждений или частных предпринимателей, как правило, оканчивались ничем. Кроме того, Морзе не имел необходимых знаний для того, чтобы претворить в жизнь свои идеи, и так жe был вынужден искать квалифицированную помощь. В этом вопросе ему исключительно повезло. К своим разработкам он привлёк выдающегося учёного Джозефа Генри (1797-1878) – первооткрывателя в области электромагнетизма, именем которого названа единица индуктивности. Впоследствии, как будто для полноты сходства, и в этом содружестве возник неприличный скандал из-за приоритета.

Джозеф Генри

Но как бы то ни было, к концу 1830-х годов была создана новая, действительно замечательная система телеграфа, отличающаяся поразительной простотой. Она воспринималась как нечто всегда существовавшее. При взгляде на неё терялось ощущение, что её вообще кто-нибудь создавал. Прежние системы телеграфа имели множество проводов, сложные и неудобные в обращении аппараты; эта – состояла из одного провода (второй заменяла земля), имела простой и удобный передатчик в виде ключа для замыкания и размыкания электрической цепи и автоматический приёмник для записи сигналов. Сигналы передавались специальным кодом, в котором буквы обозначались комбинациями точек и тире; импульсы тока определённой длительности заставляли колебаться электромагнитное перо приёмного устройства, воспроизводящее точки и тире на ленте. Мало того, сигналы кода стали принимать и просто на слух, как относительно короткое или длинное звучание. Вскоре телеграфисты настолько усовершенствовали своё мастерство, что могли принимать и передавать сигналы с невероятной скоростью, при которой ухо непосвящённого человека слышало лишь непрерывное звучание. Теперь, когда огромную армию телеграфистов в значительной мере вытеснили специальные аппараты, такое высокое мастерство приёмо-передачи на слух встречается довольно редко. В нём, видимо, уже отпала прежняя необходимость, а код Морзе (точнее, его эквиваленты) стал главным образом языком машин.

Разновидности "двоичных" телеграфных кодов

Телеграфный ключ – символ эпохи

После многолетних бесплодных попыток продать своё изобретение и безуспешной поездки с этой целью в Европу Морзе удалось, наконец, в 1842 году получить от американского Конгресса 30 тысяч долларов на постройку телеграфной линии между Вашингтоном и Балтимором. Долгие споры велись в Конгрессе по этому вопросу. Конгрессмены никак не могли уяснить, что такое телеграф, магнетизм и т. п. Но всё-таки Морзе получил обещанные 30 тысяч, а спустя два года Америка получила телеграф, без которого огромный континент не смог бы стать тем, чем он стал теперь.

Прототип телеграфной линии, собранной Морзе на мольберте.

Схемы приемопередачи по Морзе, а также позднейших изобретений Морзе: реле и усилителя-повторителя

Право рассказать о том, как телеграф распространился от Атлантического океана до Тихого, насколько отчаянной была конкурентная борьба между телеграфными компаниями и т. п., - предоставим американской истории и литературе. Здесь лишь отметим, что немаловажной заслугой Морзе является внедрение электромагнитного реле[3]. Оно открыло возможность передавать сигналы на неограниченно большие расстояния. Это было простое устройство, где слабый ток, приходящий к концу телеграфной линии, использовался лишь для замыкания контактов, которые становились как бы вторым ключом Морзе; замыкаясь, они давали новую посылку тока последующему участку цепи, от другой батареи, и т. д. Так был создан прообраз усилителя (репитера), с которым мы встретимся позже, в соответствующих главах книги.

Примечание Д. Шарле

Как справедливо отмечает Артур Кларк, электрический телеграф – детище ряда стран и народов и своим изобретением обязан деятельности не одного исследователя, а целой плеяды учёных. Во второй половине XVIII века делалось несколько попыток соорудить электростатический телеграф. В 1753 г. шотландский учёный Чарльз Морисон предложил посылать электрические заряды по многочисленным изолированным проволокам, связывающим два пункта. Число проволок должно было равняться числу букв в алфавите. "Шарики на концах проволок, — писал Ч. Морисон, — будут наэлектризовываться и притягивать лёгкие тела с изображением букв"[4]. Сам Морисон не сумел осуществить эту идею, и лишь через двадцать один год, в 1774 г., швейцарский физик Г. Лесаж произвёл несколько удачных опытов телеграфирования, используя свойства электрических зарядов. Ещё до Самуила Земмеринга испанский инженер Франциско Сальва в 1801-1804 гг. сделал попытку использовать открытие гальванического электричества и его электрохимического действия для целей телеграфии. Однако ни электростатический, ни электрохимический ("пузырьковый") телеграф практического применения не получил. Проблему связи по проводам на большие расстояния решило появление электромагнитного телеграфа.

В 1820 г., после опытов Ганса Эрстеда, французский физик Доминик Араго обнаруживает новое явление – намагничивание проводника протекающим по нему током. В результате был создан соленоид. Тогда же (в октябре 1820 г.) выдающимся французским электротехником Андре Ампером – одним из основателей теории электромагнетизма – была высказана мысль о возможности создания электромагнитного телеграфа, основанного на взаимодействии проводника с током и магнитной стрелки. Однако Ампер, подобно изобретателям электростатического и электрохимического телеграфа, предлагал использовать "столько проводников и магнитных стрелок, сколько имеется букв в алфавите, помещая каждую букву на отдельной стрелке". Подобная конструкция телеграфа была бы весьма громоздкой и дорогой. Вероятно, поэтому сам Ампер не осуществил практически своей идеи. Потребовалось ещё некоторое время для создания действующего телеграфа.

Заслуга создания первого практически пригодного электромагнитного телеграфа целиком принадлежит русскому электротехнику Павлу Львовичу Шиллингу. Воздавая ему должное, А. Кларк, однако, не совсем точен в датах. Изобретение Шиллинга относится не к 1825 г., а к 1828-1829 гг. Первый публичный показ электромагнитного телеграфа состоялся в Санкт-Петербурге 9(21) октября 1832 г.

Последующее десятилетие ознаменовалось усовершенствованием электромагнитного телеграфа, сооружением первых действующих телеграфных линий. В частности, Вильям Кук и Чарльз Уитстон (1802-1875 гг.) получили в 1837 г. в Англии патент именно на усовершенствование, а не на изобретение телеграфного аппарата.

В то же время создал свою простую и надёжную конструкцию телеграфного аппарата с записывающим приёмным устройством Сэмюэль Морзе.

К концу сороковых годов прошлого столетия наиболее удобная система телеграфа – телеграф Морзе получил широкое распространение как в Америке, так и в Европе.

В 1839 г. "самоотмечающий" телеграфный аппарат сконструировал также другой выдающийся русский учёный – продолжатель дела Шиллинга академик Б. С. Якоби.

Изобретателю телеграфа П. Л. Шиллингу не довелось построить первую в мире линию электромагнитного телеграфа, хотя он и приступил к проектированию такой (подводной кабельной) линии от Петергофа до Кронштадта. Шиллинг умер в 1837 г.

В 1843 г. по проекту Б. С. Якоби была сооружена подземная линия телеграфной связи, Петербург – Царское Село, имевшая наибольшую по тому времени протяжённость. Длина её составляла 25 км.

В 1844 г. вступила в эксплуатацию 63-километровая воздушная телеграфная линия между Вашингтоном и Балтимором, принесшая 27 мая этого же года всемирную известность её создателю Сэмюэлю Морзе.