Historia
En 1746 el científico y religioso francés Jean Antoine Nollet, reunió a unos doscientos monjes en un círculo de alrededor de una milla (1,6 km) de circunferencia, conectándolos entre sí con trozos de alambre de hierro. Nollet luego descargó una batería de botellas de Leyden a través de la cadena humana y observó que cada uno reaccionaba en forma prácticamente simultánea a la descarga eléctrica, demostrando así que la velocidad de propagación de electricidad era muy alta.
En 1753 un colaborador anónimo de la publicación Scots Magazine sugirió un telégrafo electrostático. Usando un hilo conductor por cada letra del alfabeto, podía ser transmitido un mensaje mediante la conexión de los extremos del conductor a su vez a una máquina electrostática, y observando las desviación de unas bolas de médula en el extremo receptor. Los telégrafos que empleaban la atracción electrostática fueron el fundamento de los primeros experimentos de telegrafía eléctrica en Europa, pero fueron abandonados por ser imprácticos y nunca se convirtieron en un sistema de comunicación muy útil.
En 1800 Alessandro Volta inventó la pila voltaica, lo que permitió el suministro continuo de una corriente eléctrica para la experimentación. Esto se convirtió en una fuente de una corriente de baja tensión mucho menos limitada que la descarga momentánea de una máquina electrostática, con botellas de Leyden que fue el único método conocido anteriormente al surgimiento de fuentes artificiales de electricidad.
Otro experimento inicial en la telegrafía eléctrica fue el telégrafo electroquímico creado por el médico, anatomista e inventor alemán Samuel Thomas von Sömmering en 1809, basado en un diseño menos robusto de 1804 del erudito y científico catalán Francisco Salvá Campillo . Ambos diseños empleaban varios conductores (hasta 35) para representar a casi todas las letras latinas y números. Por lo tanto, los mensajes se podrían transmitir eléctricamente hasta unos cuantos kilómetros (en el diseño de von Sömmering), con cada uno de los cables del receptor sumergido en un tubo individual de vidrio lleno de ácido. Una corriente eléctrica se aplicaba de forma secuencial por el emisor a través de los diferentes conductores que representaban cada carácter de un mensaje; en el extremo receptor las corrientes electrolizaban el ácido en los tubos en secuencia, liberándose corrientes de burbujas de hidrógeno junto a cada carácter recibido. El operador del receptor telégrafo observaba las burbujas y podría entonces registrar el mensaje transmitido, aunque a una velocidad de transmisión muy baja . El principal inconveniente del sistema era su coste prohibitivo, debido a la fabricación de múltiple circuitos de hilo conductor que empleaba, a diferencia del cable con un solo conductor y retorno a tierra, utilizado por los telégrafos posteriores.
En 1816, Francis Ronalds instaló un sistema de telegrafía experimental en los terrenos de su casa en Hammersmith, Londres. Hizo tender 12,9 km de cable de acero cargado con electricidad estática de alta tensión, suspendido por un par de celosías fuertes de madera con 19 barras cada una. En ambos extremos del cable se conectaron indicadores giratorios, operados con motores de relojería, que tenían grabados los números y letras del alfabeto.
El físico Hans Christian Oersted descubrió en 1820 la desviación de la aguja de una brújula debida a la corriente eléctrica. Ese año, el físico y químico alemán Johann Schweigger basándose en este descubrimiento creó el galvanómetro, arrollando una bobina de conductor alrededor de una brújula, lo que podía usarse como indicador de corriente eléctrica.
En 1821, el matemático y físico francés André-Marie Ampère sugirió un sistema telegráfico a base de un conjunto de galvanómetros, uno por cada carácter transmitido, con el cual afirmó haber experimentado con éxito. Pero en 1824, su colega británico Peter Barlow dijo que tal sistema solo podía trabajar hasta una distancia aproximada de alrededor de 200 pies (61 m) y que, por lo tanto, era impráctico.
En 1825, el físico e inventor británico William Sturgeon inventó el electroimán, arrollando hilo conductor sin aislar alrededor de una herradura de hierro barnizada. El estadounidense Joseph Henry mejoró esta invención en 1828 colocando varios arrollamientos de alambre aislado alrededor de una barra de hierro, creando una electroimán más potente. Tres años después, Henry desarrolló un sistema de telegrafía eléctrica que mejoró en 1835 gracias al relé que inventó, para que fuera usado a través de largos tendidos de cables ya que este dispositivo electromecánico podía reaccionar frente a corrientes eléctricas débiles.
Telégrafo de Schilling
Por su parte, el científico y diplomático ruso Pavel Schilling, a partir del invento de Von Sömmering empezó a estudiar los fenómenos eléctricos y sus aplicaciones. A partir de sus conocimientos creó en 1832 otro telégrafo electromagnético, cuyo emisor era un tablero de 16 teclas en blanco y negro, como las de un piano, que servía para enviar los caracteres, mientras que el receptor consistía de seis galvanómetros de agujas suspendidas por hilos de seda cuyas deflexiones servían de indicación visual de los caracteres enviados. Las señales eran decodificadas en caracteres según una tabla desarrollada por el inventor. Las estaciones telegráficas, según la idea inicial de Schilling, estaban unidas por un tendido de 8 conductores, de los cuales 6 estaban conectados a los galvanómetros, uno se usaba como conductor de retorno o tierra y otro como señal de alarma. Schilling realizó una mejora posterior y redujo el número de conductores a dos.
El 21 de octubre de 1832, Schilling logró una transmisión a corta distancia de señales entre dos telégrafos en diferentes habitaciones de su apartamento. En 1836 el gobierno británico intentó comprar el diseño, pero Schilling aceptó la propuesta del zar Nicolás I de Rusia. El telégrafo de Schilling fue probado en un tendido de más de 5 km de cable subterráneo y submarino experimental, dispuesto alrededor del edificio principal del Almirantazgo en San Petersburgo y fue aprobado un telégrafo entre el Palacio Imperial de Peterhof y la base naval de Kronstadt. Sin embargo, el proyecto fue cancelado después de la muerte de Schilling en 1837. Debido a la teoría de operación de su telégrafo, Schilling fue también uno de los primeros en poner en práctica la idea de un sistema binario de transmisión de señales.
El telégrafo de Gauss-Weber y Carl Steinheil
El matemático, astrónomo y físico alemán Johann Carl Friedrich Gauss y su amigo, el profesor Wilhelm Eduard Weber, desarrollaron en 1831 una nueva teoría sobre el magnetismo terrestre. Entre los inventos más importantes de la época estuvo el magnetómetro unifilar y bifilar, que permitió a ambos medir incluso los más pequeños desvíos de la aguja de una brújula. El 6 de mayo de 1833, ambos instalaron una línea telegráfica de 1200 metros de longitud sobre los tejados de la población alemana de Gotinga donde ambos trabajaban, uniendo la universidad con el observatorio astronómico. Gauss combinó el multiplicador Poggendorff-Schweigger con su magnetómetro para construir un galvanómetro. Para cambiar la dirección de la corriente eléctrica, construyó un interruptor de su propia invención. Como resultado, fue capaz de hacer que la aguja del extremo receptor se moviera en la dirección establecida por el interruptor en el otro extremo de la línea.
En un principio, Gauss y Weber utilizaron el telégrafo para coordinar el tiempo, pero pronto desarrollaron otras señales y, por último, su propia codificación de caracteres, que en la actualidad es considerada de 5 bits. El alfabeto fue codificado en un código binario que fue transmitido por impulsos de tensión positivos o negativos que fueron generados por medio de una bobina de inducción en movimiento hacia arriba y hacia abajo sobre un imán permanente y la conexión de la bobina con los cables de transmisión mediante el conmutador. La página del cuaderno de laboratorio de Gauss que contiene su código y el primer mensaje transmitido, así como una réplica del telégrafo en la década de 1850 bajo las instrucciones de Weber se mantienen en la Facultad de Física de la Universidad de Gotinga. Gauss estaba convencido de que esta comunicación sería una ayuda a los pueblos de su país. Más adelante en el mismo año, en lugar de una pila voltaica, Gauss utilizó un pulso de inducción, lo que le permitió transmitir siete caracteres por minuto en lugar de dos. Los inventores y la universidad carecían de fondos para desarrollar el telégrafo por su propia cuenta, por lo que recibió fondos del científico alemán Alexander von Humboldt. El ingeniero y astrónomo alemán Karl August von Steinheil en Múnich fue capaz de construir una red telegráfica dentro de la ciudad en 1835 y 1836 y aunque creó un sistema de escritura telegráfica, este no se adoptó en la práctica. Se instaló una línea de telégrafo a lo largo del ferrocarril alemán por primera vez en 1835.
Alter y el Telégrafo Elderton
Al otro lado del Atlántico, en 1836, el científico estadounidense David Alter, inventó el primer telégrafo eléctrico americano conocido, en Elderton, Pensilvania, un año antes del telégrafo Morse. Alter demostró el dispositivo a testigos, pero nunca convirtió la idea en un sistema práctico.8 Él fue posteriormente entrevistado para el libro biográfico e históricoHistorical Cyclopedia of Indiana and Armstrong Counties (Enciclopedia histórica de Indiana y los Condados de Armstrong), en la que dijo: «Puedo decir que no hay una conexión entre el telégrafo de Morse y de otros, y el mío.... El profesor Morse nunca probablemente ha oído hablar de mí o de mi telégrafo Elderton».
Telégrafo Morse
Se cuenta que la idea del telégrafo se le ocurrió al pintor estadounidense Samuel Morse un día de 1836, que venía de regreso a su país desde el continente europeo al escuchar casualmente una conversación entre pasajeros del barco sobre electromagnetismo. Morse comenzó a pensar sobre el tema y se obsesionó tanto con este, que vivió y comió durante meses en su estudio de pintura, tal como anotó en su diario personal.
A partir de artículos de su estudio como un caballete, un lápiz, piezas de un reloj viejo y un péndulo, Morse fabricó un aparato entonces bastante voluminoso. El funcionamiento básico era simple: si no había flujo de electricidad, el lápiz dibujaba una línea recta. Cuando había ese flujo, el péndulo oscilaba y en la línea se dibujaba un zigzag. Paulatinamente, Morse introdujo varias mejoras al diseño inicial hasta que finalmente, junto con su colega el maquinista e inventor estadounidense Alfred Vail, creó el código que lleva su nombre. Surgió así otro código que puede considerarse binario, pues de la idea inicial se pasó a considerar un carácter formado por tres elementos: punto, raya y espacio.
Con la ayuda de placas de contacto y un lápiz especial, que era dirigido por electricidad, las señales podían ser transmitidas por alambres de calidad pobre. El 6 de enero 1838, Morse primero probó con éxito el dispositivo en las industria siderúrgica Speedwell Ironwooks en Morristown (Nueva Jersey) y el 8 de febrero de ese año, hizo otra demostración pública ante un comité científico en el Franklin Institute de Filadelfia, Pensilvania. Al llegar a este punto, Samuel Morse, después de buscar infructuosamente fondos para desarrollar su invento, logró que el Congreso de Estados Unidos aprobara en 1843 la asignación de 30.000 dólares para la construcción de una línea experimental de 60 kilómetros entre Baltimore y Washington, usando sus equipos. El 1 de mayo de 1844, la línea se había completado en el Capitolio de los EE.UU. en Annapolis Junction, Maryland. Ese día, el Partido Whig de los Estados Unidos nominó a Henry Clay como candidato a la Presidencia. La noticia fue llevaba mediante tren a Annapolis Junction, donde se hallaba Alfred Vail quien la transmitió por telégrafo a Morse quien se hallaba en el Capitolio. El 24 de mayo de 1844, después de que la línea fue terminada, Morse hizo la primera demostración pública de su telégrafo enviando un mensaje de la Cámara de la Corte Suprema en el Capitolio de EE.UU. en Washington, DC para el ferrocarril de B & O (ahora el B & O Railroad Museum) en Baltimore. La primera frase transmitida por esta instalación fue «What hath God wrought?» (¿Qué nos ha traído Dios?, en idioma español), cita que pertenece al capítulo 23 y versículo igual del Libro de los Números del Antiguo Testamento.
El primer telegrama enviado por Samuel Morse en 1844
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El telégrafo de Morse-Vail se difundió rápidamente en las dos décadas siguientes. Morse no acreditó a Vail por los potentes electroimanes utilizados en su telégrafo. El diseño original de Morse, sin los dispositivos inventados por electroimanes Vail, sólo funcionaba a una distancia de 40 pies (12 m). Hasta su muerte, Morse se preocupó por la difusión y las mejoras de su telégrafo, abandonando su profesión de pintor.
A pesar de las ventajas que presentaban otros sistemas que no requerían de conocer el código usado por este equipo, éste (con diferentes mejoras) coexistió con aquellos. El alfabeto Morse tiene aplicación casi exclusiva en el ámbito de los radioaficionados, y aunque fue exigido su conocimiento, hasta el año 2005, para la obtención de la licencia de radioperador aficionado; hoy en día, los organismos que conceden esa licencia en todos los países están invitados a dispensar del examen de telegrafía a los candidatos al examen. También se utiliza en la aviación instrumental para sintonizar las estaciones VOR, ILS y NDB. En las cartas de navegación está indicada la frecuencia junto con una señal Morse que sirve, mediante radio, para confirmar que ha sido sintonizada correctamente.
Telégrafo de Cooke y Wheatstone
El primer telégrafo eléctrico comercial fue co-desarrollado por los inventores británicos William Fothergill Cooke y Charles Wheatstone quienes presentaron una solicitud de patente en mayo de 1837, la cual se les concedió el 12 de junio de 1837. Este dispositivo fue exitosamente demostrado 13 días después entre las estaciones de Euston y Camden Town en Londres. Esta instalación entró en servicio comercial en el Great Western Railway (Gran Ferrocarril Occidental) sobre el recorrido de 13 millas (20,921472 km) desde la Estación de Paddington hasta la de West Drayton el día 9 de Abril de 1839.
El sistema de Cooke y Wheatstone carecía de signos de puntuación, minúsculas, y de las letras C, J, Q, y Z; lo que originaba errores de escritura o sustituciones de una palabra por otra. Tanto en el emisor como en el receptor se encontraba una consola con 10 pulsadores o interruptores y un cuadrante romboidal con el alfabeto grabado. Para enviar un carácter cualquiera, éste se buscaba en el cuadrante y se observaba hasta cuales galvanómetros llegaban las líneas que partían del carácter. Entonces se pulsaban los dos interruptores correspondientes de la fila superior o inferior, dependiendo del lugar donde se hallara la letra. Tomando como referencia la imagen que aquí aparece, para transmitir la letra "A" solo hacía falta pulsar el primer y quinto interruptores de la fila superior. Para la letra "W", solo era necesario pulsar el segundo y quinto interruptores de la fila inferior. En el extremo receptor, el cuadrante era leído secuencialmente por el operador y se transcribía el mensaje en forma manual. Está claro, que la omisión de los caracteres mencionados obedece a una cuestión del diseño del cuadrante, antes que a motivos técnicos del sistema en sí.
Telégrafo impresor de Hughes
En 1855, el físico y músico británico David Edward Hughes creó y patentó el primer sistema de impresión para telegrafía. En realidad, Hughes solo buscaba crear una impresora que transcribiera las notas musicales mientras tocaba una pieza. De hecho, el equipo que diseñó consta tanto de un teclado similar al de un piano con 28 teclas, además de una tecla de "Mayúsculas" (Shift en teclados para idioma inglés) como las que tendrían después las máquinas de escribir, máquinas de telex y computadoras. Cada pulsación en el teclado, equivalía al envío de una señal que hacía que una rueda tipográfica imprimiera el carácter correspondiente en el lado receptor.
Al no poder comercializar su invento en Estados Unidos, donde la patente la tenía Samuel Morse, en 1857, Hughes intentó introducir su invento en su Inglaterra natal pero no tuvo éxito, por lo que lo intentó en Francia, donde su invento estuvo un año a prueba y finalmente, Napoleón III lo adquirió y concedió a Hughes la medalla deChevalier (Caballero). En otros países de Europa, su invento fue adoptado y una de las empresas que fabricó equipos en base al invento de Hughes fue Siemens Halske. Este estuvo vigente con algunas mejoras tecnológicas solo en el Continente Europeo hasta su adopción en todo el mundo.
El telégrafo de Hughes superaba al telégrafo Morse en velocidad pues, permitía transmitir hasta 60 palabras por minuto, frente a las 25 del sistema Morse. Además, en su sistema utilizaba un código perforado, pero que permitía imprimir con caracteres normales, no siendo necesaria una traducción posterior. Aunque en este equipo no se necesitaba conocer ninguna codificación para manejarlo, el sistema de sincronismo, que el operador debía mantener, hacía muy difícil transmitir sin un entrenamiento previo. De hecho, era difícil la transmisión, por ejemplo de dos letras seguidas que no estuvieran separadas, por lo menos, seis espacios en el alfabeto. También este equipo funcionaba con un sistema de relojería movido a pedales que implicaba que el operador del aparato pisara un pedal en el lado derecho del aparato en forma frecuente.
Telégrafo de Baudot
El Ingeniero Telegráfico francés Émile Baudot mientras trabajaba como operador en la Administración de Correos y Telégrafos, unió los conocimientos que tenía del telégrafo de Hughes con los de una máquina de multiplexación creada en 1871 por Bernard Meyer y la codificación de 5 bits de Gauss y Weber para desarrollar su propio sistema telegráfico. El teclado, en lugar de tener las 28 teclas del sistema de Hughes, tenía 5: 2 en el lado izquierdo y 3 en el derecho. Pulsando diversas combinaciones de estas cinco teclas, el operador codificaba el carácter a enviar, según la tabla de códigos creada por Émile Baudot. El inventor también desarrolló otro dispositivo capaz de enviar varios mensajes al mismo tiempo, conocido como Distribuidor al cual se podían conectar varios teclados. Este dispositivo era una versión electromecánica del acceso múltiple por división de tiempo.
En el extremo de recepción,
otro distribuidor similar estaba conectado a varias impresoras, que imprimían las letras, números y signos del alfabeto correspondientes en tiras de papel, que luego se cortaban y pegaban en una hoja de papel.
El 17 de junio de 1874, Baudot patentó una primera versión de su equipo denominado “Sistema de telegrafía rápida” y un año después fue aceptado por la Administración de Correos y Telégrafos francesa, que estableció la primera línea con estos equipos en noviembre de 1877, entre las ciudades de París y Burdeos .
Según la codificación de 5 bits desarrollada inicialmente por Baudot, se podían transmitir 31 caracteres, además del carácter que representa el estado de ausencia de transmisión. También utiliza dos grupos de caracteres, con sus caracteres de "espacio" tanto para letras como para cifras. Es mucho más rápido que el telégrafo de Hughes, ya que además de necesitar sólo 5 bits frente a 1 por carácter, Baudot refinó los circuitos magnéticos de los electroimanes, reduciendo en lo posible las autoinducciones parásitas, lo que permitía emplear pulsos más cortos. Una de las desventajas de este sistema está en que el operador tenía debía pulsar las teclas en el momento preciso, a un ritmo aproximado de dos veces por segundo. El distribuidor diseñado por Baudot mantenía una velocidad de giro aproximada de 120 vueltas por minuto y en cada vuelta daba una señal indicando que se podían pulsar las teclas. Esto hacía que los operadores novatos o de menos habilidad tuvieran dificultades en seguir el ritmo de transmisión
