📜История телеграфа

Сигнализация в XIV-XV венах в Московском государстве

Потребность в быстрой передаче сообщений на расстоянии возникла еще в глубокой древности, во времена первобытно общинного строя. Средства и способы, удовлетворявшие такую потребность, соответствовали материальной культуре народов той эпохи.
Первоначально применялись простые средства звуковой и оптической сигнализации, например костяные свистки барабаны, звуком которых можно было собрать группу людей для совместной охоты на крупного зверя или для каких либо других совместных действий.
Из оптических средств сигнализации применяли дымовые и световые сигналы, подаваемые горящими кострами, особенно в тех случаях, когда весьма важное событие, о котором нужно было немедленно сообщить заранее условленное место, произошло очень далеко.
В трагедии Эсхила «Агамемнон» подробно рассказывается, как еще за много столетий до нашей эры, с помощью костров, через ряд промежуточных пунктов, на расстояние нескольких сот километров, из Малой Азии в Микенский замок было передано известие о взятии греками города-государства Трон.
Звуковая и световая сигнализации были известны всем народами применялись главным образом в военное время.
В XIV-XV веках шло образование русского национального государства, сопровождавшееся многочисленными войнами русских княжеств между собой и с иноземными захватчиками.
Для охраны границ Московского государства в степях южной России от Черноморского побережья до Слободской Украины и к северо-востоку от этой линии были построены сторожевые города, остроги и засеки. На передовой линии
была образована цепь сторожевых холмов, на вершинах которых при приближении татар зажигались сигнальные огни. Так получали предупреждение русские военные отряды, находившиеся в городах и острогах.
Для управления боевыми действиями на близких расстояниях применялась акустическая сигнализация с помощью духовых и ударных инструментов. Духовые инструменты имели разную тональность, означавшую определенный условный сигнал: сбор, атака, отступление и т. д.
Сигнализация посредством звуков и огней позволяла передавать лишь заранее условленные сведения. Позднее возникло новое, более совершенное средство связи – оптический семафорный телеграф.

Оптический телеграф в России

Оптический семафорный телеграф с механическими устройствами на станциях для установки далеко видимых сигналов позволял передавать любые известия. Он был изобретен в конце XVIII века во Франции К. Шаппом и независимо от него в России И. П. Кулибиным.
Во Франции появление оптического телеграфа было обусловлено новыми потребностями молодого класса – буржуазии, пришедшего к власти в результате свершившейся революции. Наполеон Бонапарт широко пользовался семафорным телеграфом Шаппа.
В России значение быстрой и надежной связи хорошо понимал выдающийся изобретатель-самоучка Иван Петрович Кулибин. В 1794—1795 годах он создал семафорный телеграф и разработал к нему код для передачи букв и слогов. Устройство телеграфа Кулибина по идее было таким же, как и телеграфа Шаппа. В телеграфе Кулибина три свободно закрепленные на оси деревянные планки с помощью шнуров и блоков устанавливались в различные положения относительно друг друга.
Правительство Николая I решило ввести у себя оптический телеграф. С этой целью оно приобрело 120 000 рублей у французского изобретателя Шато его систему оптического телеграфа, представлявшую собой усовершенствованную конструкцию телеграфа Шаппа и Кулибина.
В 1839 году между Петербургом и Варшавой начал работать оптический телеграф Шато. На этом пути было расположено 149 промежуточных станций – башен высотой 20 метров. Оконечная станция в Петербурге находилась в специально надстроенной невысокой башне на крыше Зимнего дворца. Передача известий осуществлялась установкой (при помощи управляюшего колеса) специального указателя в различные положения. Пользуясь азбукой Шато, можно было передавать буквы, слова и фразы. На каждой станции имелся сигналист, наблюдатель с подзорной трубой и чиновник для записи депеш. Семафорный телеграф был для того времени прогрессивным, но имел следующие существенные недостатки: невозможность осуществлять связь в туманные и дождливые дни; большие затраты времени на передачу известий; сложность его эксплуатации, чем вызывались значительные денежные расходы (так, например, связь Петербурга с Варшавой обслуживало свыше 1000 человек).
В России телеграф Шато просуществовал до 1854 года, уступив место электрическому телеграфу.

Важнейшие открытия и изобретения в области электричества

Возникновение электрического телеграфа явилось результатом обобщения и использования открытий и изобретений в области электричества, давших материал для новых идей. В XVII и XVIII веках были созданы приборы для демонстрирования и изучения электрических явлений.
В учение об электричестве в XVIII и XIX веках большой вклад внесли русские ученые и изобретатели. Академик Михаил Васильевич Ломоносов создал теорию атмосферного электричества. В 1753 году был опубликован его научный труд «Слово о явлениях воздушных от электрической силы происходящих», в котором описаны собственные опыты, приведшие к открытию электрической природы молнии.
Вместе с Ломоносовым исследованием грозовых явлений занимался также ученый Г. В. Рихман, погибший от шаровой молнии при одном из своих опытов.
Необходимо отметить, что в области исследования атмосферного электричества работал и американский ученый В. Франклин. На основании изучения электрических явлений он предложил эффективное средство защиты от грозовых разрядов-громоотвод.
Конец XVIII века ознаменовался открытием электрического тока и изобретением «вольтова столба» первого источника тока, названного так в честь итальянца Вольта.
Развитие науки об электричестве обусловило зарождение ряда новых научных и промышленных отраслей электротехники. Русский профессор В. В. Петров усовершенствовал вольтов столб, построил величайшую в мире электрическую батарею и в 1802 году открыл электрическую дугу, предсказав возможность использования ее для сварки металлов и для освещения.
В 1876 году П. Н. Яблочков изобрел электрическую свечу, названную впоследствии «свечой Яблочкова», которой освещались улицы Петербурга, Лондона, Парижа и многих других городов Европы. В дальнейшем свечу Яблочкова заменили более совершенным электрической лампой накаливания, изобретенной А. Н. Лодыгиным еще в 1873 году.
В 1758 году член Петербургской Академии наук Т. Эпинус отметил сходство электрических и магнитных явлений, которое много лет спустя стало предметом исследования зарубежных ученых.
В 1820 году датский физик Х. К. Эрстед открыл действие электрического тока на магнитную стрелку, француз Д. Ф. Араго — свойство железа намагничиваться под влиянием электрического тока, а пять лет спустя англичанин В. Стюржен сконструировал электромагнит.
В науке об электричестве одно из первых мест принадлежит английскому ученому М. Фарадею, открывшему 1831 году явление электромагнитной индукции.
Русские академики Э. Х. Ленц и Б. С. Якоби своими исследованиями углубили теоретические основы электромагнитных явлений и расширили область их практического использования. В 1834 году Якоби изобрел первый практически пригодный электродвигатель.
Благодаря открытию Якоби гальванопластики, Россия стала родиной этого замечательного способа изготовления металлических копий и покрытий одного металла другим.
С появлением железных дорог начала все острее ощущаться необходимость в создании более быстрых способов связи. Практическим толчком, побудившим ряд изобретателей Запада взяться за создание электромагнитного телеграфа, была не отвлеченная потребность в организации общественной связи вообще, а необходимость быстрой передачи известий о ценах на товары или акции и о событиях, которые могли бы повлиять на уровень этих цен.
Якоби и Ленц много потрудились над усовершенствованием электромагнита, сыгравшего в конечном счете решающую роль в создании электрического телеграфа.
Первая модель электрического телеграфа была создана 1809 году немецким врачом Т. С. Земмерингом (другом русского изобретателя электромагнитного телеграфа П. Л. Шиллинга). Сконструированный им телеграфный аппарат состоял из передатчика и приемника, соединенных между собой 24  проводами. В передатчике каждый провод подключался к отдельной медной пластинке, а  в приемнике концы проводов находились в стеклянных сосудах с подкисленной водой. У концов проводов были расположены буквы латинского алфавита. Передача какой-либо буквы производилась путем подключения соответствующему проводу отрицательного полюса и к соседнему проводу – положительного полюса вольтова столба.
Применения аппарат Земмеринга не получил, так как он требовал большого количества проводов, а эксплуатация его весьма неудобна и дорога.
Практическую конструкцию электрического телеграфа удалось создать лишь тогда, когда в основу ее были положены электромагнитные явления.

Изобретатель электромагнитного телеграфа

Первый электромагнитный телеграфный аппарат был изобретен русским ученым Павлом Львовичем Шиллингом 1832 году. Для передачи какой-либо буквы требовалось нажать на белые или черные клавиши передатчика согласно специальному коду. Посылки токов, поступавшие по линии, действовали в приемнике на мультипликаторы (катушки из изолированной проволоки), в результате чего магнитные стрелки этих мультипликаторов отклонялись в ту или другую сторону. Отклонение стрелок вызывало одновременно поворот бумажных дисков к наблюдателю белой или черной стороной. Каждой букве или цифре соответствовала определенная комбинация пространственного расположения бумажных дисков.
В конструкции телеграфного аппарата Шиллинга было впервые осуществлено телеграфирование токами двух направлений (двухполюсное телеграфирование).
Метод двухполюсного телеграфирования применяется на современных телеграфных связях, оборудованных быстродействующими  аппаратами, работающими на постоянном токе.
Для осуществления телеграфной связи с помощью аппаратов Шиллинга требовалось 8 проводов.
В 1835 году Шиллинг сделал доклад на съезде Общества немецких естествоиспытателей и врачей в Бонне, на котором присутствовали ученые большинства западноевропейских государств, в том числе Англии. Его доклад и демонстрация работы аппарата произвели глубокое впечатление на участников съезда. По возвращении в Россию Шиллинг вскоре получил письменное предложение продать свой телеграф Англии. Он отклонил это предложение и сообщил об этом царскому правительству.
Для испытания телеграфа Шиллинга правительством была назначена комиссия под председательством морского министра. С этой целью в 1836-1837 годах в Главном адмиралтействе в Петербурге была устроена опытная телеграфная линия.
Результаты испытания превзошли все ожидания комиссии. После благоприятного доклада комиссии правительство решило соединить Петербург с Кронштадтом телеграфной связью по подводному кабелю. Об этом решении Шиллингу было сообщено 19 мая 1837 года, но он не успел его осуществить 25 июля 1837 года П. Л. Шиллинг умер.

Изобретатель Б. С. Якоби

Достойным продолжателем работ П. Л. Шиллинга был академик Б. С. Якоби, один из выдающихся электротехников ХІХ века. В своем докладе Академии наук в 1857 году Якоби писал. «После смерти …Шиллинга, запуганный как материальными трудностями, которые, как мне казалось, должно было представлять сооружение телеграфных линий, равно как и нравственными неудачами и препятствиями, которые приходилось испытать этому гениальному человеку. Я осторожно воздержался от принятия на себя какого-либо почина в этом деле… Я следил тогда за незначительным, правда, прогрессом в телеграфии для того только, чтобы предъявить права на первенство моего покойного друга».
B 1841 году Якоби построил первую в России Линию электрического телеграфа между Зимним дворцом и Главным штабом в Петербурге. Связь осуществлялась посредством Оригинальных пишущих аппаратов его конструкции. Сообщения передавались ключом по специальному коду. В приемнике сигналы записывались на матовой стеклянной доске карандашом зигзагообразными линиями.
Вскоре Якоби разработал несколько новых конструкций электромагнитного телеграфного аппарата. Принцип работы этих аппаратов заключался в том, что под действием электрического тока синхронно и синфазно вращались указательные стрелки над буквами, расположенными на циферблатах. При вставлении штепселя в отверстие на циферблате против передаваемой буквы стрелки аппаратов в пункте передачи и в пункте приема останавливались одновременно против одного и того же знака. Телеграфист в пункте приема следил за остановками стрелки и записывал буквы.
Временный отход от принципа пишущего телеграфирования объяснялся тем, что Якоби искал новые пути лучшего использования пропускной способности телеграфной линии, упрощения обслуживания телеграфного аппарата и исключения необходимости изучения телеграфного кода. Эти задачи Якоби в значительной степени решил в новых (стрелочных) аппаратах. Однако ученый долгое время вынашивал идею и работал над созданием буквопечатающего аппарата.

В 1850 году он изобрел буквопечатающий телеграфный аппарат, использовав в нем некоторые конструктивные элементы ранее разработанных стрелочных аппаратов. Принцип работы буквопечатающего аппарата Якоби следующий. Под действием движущих электромагнитов указательные стрелки передающего и приемного аппаратов вращались с одинаковой скоростью и в любой момент занимали одинаковое положение над шкалой с буквами. На оси стрелки передающего и приемного аппаратов находилось типовое колесо с буквами. Для передачи нужной буквы телеграфист должен был вставить штепсель в отверстие на шкале против этой буквы. По этой причине стрелка, дойдя до штепселя, останавливалась, одновременно останавливались и типовые колеса на передающем и приемном аппаратах. При этом срабатывали печатающие электромагниты и на бумажной ленте в обоих аппаратах отпечатывался один и тот же знак. В телеграфном буквопечатающем аппарате Якоби применил два электромагнитных реле (одно для местной, а другое для линейной цепи), предназначенных для того, чтобы под действием входящих с линии значительно ослабленных токов подключать местную электрическую батарею необходимого напряжения к печатающему электромагниту аппарата. Введение реле преследовало цель увеличения дальности телеграфирования. Якоби понимал, что без такого дополнительного устройства телеграфная связь на тысячи километров невозможна из-за ослабления электрических сигналов на приемном конце по мере увеличения длины провода. Поэтому изобретатель считал необходимым устанавливать реле не только у телеграфных аппаратов оконечных пунктов, но включать их в линию через определенные расстояния, т. е. устраивать трансляционные пункты.

Дальнейшее развитие телеграфа в России

В начале 50-х -х годов XIX века в России начали применять телеграфные аппараты Морзе. Этот аппарат претерпел в ряде стран немало конструктивных изменений, часть из которых была сделана и русскими специалистами. Так, например, главный Механик Петербургского телеграфного округа И. Н. Деревянкин в 1879 году создал аппарат типа Морзе. В отличие от аппарата Морзе, аппарат Деревянкина был автоматизирован: телеграммы передавались даже при отсутствии в пункте приема телеграфиста, а по окончании передачи действие аппарата в пункте приема автоматически прекращалось.
Телеграфный аппарат Морзе имел существенные недостатки, а именно: низкую пропускную способность и необходимость знания телеграфного кода. В дальнейшем эти недостатки сильно ограничили его использование.

В 1855 году изобретатель Д. Э. Юз (США) сконструировал синхронно-синфазный буквопечатающий телеграфный аппарат, получивший вскоре широкое применение. Телеграммы по аппарату Юза передавались путем нажатия на соответствующие клавиши, а в пункте приема текст телеграммы отпечатывался на бумажной ленте посредством типового колеса.

В 1867 году Ч. Уитстон в Англии изобрел автоматический телеграфный аппарат, получивший широкое применение на телеграфных связях с большой нагрузкой. Он мог работать со скоростью приблизительно 1160 слов в час, что примерно вдвое превышало скорость работы телеграфного аппарата Морзе. Текст телеграммы, предназначенной для передачи, предварительно требовалось «пробить» с помощью перфоратора на бумажной ленте. Определенным образом расположенные на ленте отверстия соответствовали знакам кода Морзе. Далее перфорированная лента, вложенная в передатчик, продвигалась через контактное устройство, которое посылало в линию короткие и длинные посылки электрического тока. B приемнике аппарата эти посылки тока управляли электромагнитом, и на бумажной ленте записывалась телеграмма в виде комбинаций из точек и тире.
В России телеграфный аппарат Уитстона впервые был применен в 1880 году на телеграфной линии Петербург-Москва.
В 1874 году французский инженер Э. Бодо изобрел двукратный буквопечатающий аппарат, отличающийся более высокой производительностью по сравнению с телеграфными аппаратами Морзе и Юза. В последствии были сконструированы четырехкратные, шестикратные и девятикратные аппараты. Эти особенности телеграфного аппарата Бодо (многократность) позволили лучше использовать (уплотнить) телеграфные провода.

В 1935 году группа советских специалистов создала буквопечатающий стартстопный аппарат СТ-35. От прежних аппаратов он отличается тем, что печатание знаков производится не типовым колесом, а, подобно пишущей машинке, типами, укрепленными на рычагах. Значительные преимущества стартстопных телеграфных аппаратов, по сравнению с телеграфными аппаратами других систем, явились причиной их широкого распространения.