مهم ترین رویدادها در توسعه و ساخت دستگاه های رادیویی اولیه

برای دهه ها فناوری رادیویی به عنوان مهم ترین ابزار انتقال اطلاعات به صورت فوری و همگانی مورد استفاده قرار می گرفت. این اختراع مانند هر دستگاه و ابزار دیگری یک شبه پدید نیامد و حاصل پژوهش ها، تحقیقات، مقالات، نظریات، آزمایشات موفق و ناموفق و حتی خطاهای گروه های پراکنده ای از پژوهشگران و دانشمندان در تمام دنیا بود و پیشرفت های جسته و گریخته در واقع مسیر ریل ساخت این فناوری را میسر کرد.

در ابتدا از فناوری انتقال صوت رادیویی تنها برای تلگراف بی سیم استفاده می شد، اما وقوع جنگ جهانی اول و نیاز به مخابره سریع اطلاعات در بین جبهه های مختلف، نیاز به توسعه این فناوری را شتاب بخشید و شاید تنها میراث مثبت جنگ جهانی اول، عمومیت یافتن استفاده از فناوری رادیویی بود و در تاریخ یازدهم نوامبر سال 1918 این تلگراف بی سیم بود که پایان جنگ را به همه جهانیان اعلام کرد.

در این مقاله شما می توانید مروری بر مهم ترین رویدادها در توسعه و ساخت دستگاه های رادیویی اولیه داشته باشید.

فیزیکدان جوان ایتالیایی، گولیلمو مارکونی (Guglielmo Marconi) اعتبار اختراع بی سیم را تمام و کمال مال خود کرد و سپس موفق به دریافت جایزه نوبل شد؛ اما دستاوردهای او با الهام از کار افراد دیگری انجام گرفته بود، بخصوص اختراعات دانشمند نابغه صرب نیکولا تسلا (Nikola Tesla).

در اواسط قرن نوزدهم، ارتباط از یک سوی اقیانوس اطلس به سوی دیگر بسیار طول می کشید. اخبار مربوط به وقوع انقلابی در اروپا یا خسارات ناشی از جنگ داخلی آمریکا هفته ها طول می کشید تا از طریق کشتی منتقل شود و وقوع طوفان دریایی، غرق شدن کشتی و یا حمله دزدان دریایی بدین معنا بود که حتی این تاخیر طولانی تر می شد.

این اوضاع در سال 1866 برای همیشه تغییر کرد. مهندسان کابلی را در کف دریا قرار داده و بریتانیای کبیر را به ایالات متحده متصل کردند. بدین ترتیب بطور ناگهانی ارتباط تلگرافی بین قاره ها محقق شد. این روش سریع ارتباطی، ناپایدار و غیر قابل اتکا بود؛ چرا که این کابل 3122 کیلومتری در بسیاری مواقع از هم باز می شد و نیاز به تعمیر داشت.

آیا امکان داشت به جای این روش، پیام ها را از طریق هوا ارسال کنند؟ رویاپردازها، مخترعان و شرکت های تلگرافی همگی به فکر برقراری روش های ارتباطی بدون کابل افتادند. یکی از این افراد نیکولا تسلا صربستانی بود. یکی دیگر از این افراد هم مارکونی جوان، پسر یک اشراف زاده ایتالیایی بود.

«سینِ» سلام به فناوری های بی سیم

در دسامبر 1901 ساعت 12:30 شب، این رویا به حقیقت مبدل شد و در نهایت مارکونی 25 ساله صدایی ضعیف را دریافت کرد. او هفته ها مشتاقانه در نیوفوندلند کانادا انتظار می کشید تا دستیارش از 3500 کیلومتر آن ورتر و در سواحل کورنوال برایش پیامی بفرستد. «بیپ، بیپ، بیپ، مکث» کد مورس برای حرف «سین».

مارکونی هدفون را به دستیار خود جرج کمپ (George Kemp) داد تا او نیز صدا را بشنود. آن دو به یکدیگر نگاه کردند و دانستند که تاریخ ساز شده اند. مارکونی در خاطراتش می نویسد: «برای اولین بار حس کردم بشر روزی قادر به ارسال پیام های بی سیم نه تنها از آن سوی اقیانوس اطلس، بلکه از دورترین گوشه های جهان خواهد بود.» این رویداد نشان داد که صدا می تواند از طریق هوا در مسافت های بسیار طولانی عبور کند.

تسلا 56 ساله در آن زمان اختراعاتی را به نام خود ثبت کرده بود که برای توسعه رادیویی بی سیم حیاتی تلقی می شدند. او نخستین سیگنال رادیویی را مدت ها قبل از ورود مارکونی جوان به این حوزه ارسال کرده بود و یکی از چندین و چند پروژه جاری او ارسال سیگنال رادیویی از کلرادو به پاریس بود. دستیار تسلا وقتی که از ارسال سیگنال رادیویی از اقیانوس اطلس مطلع شد به او گفت: «به نظر می رسد مارکونی از شما سبقت گرفته». تسلا در پاسخ گفت: «مارکونی پسر خوبی است. بگذار کارش را بکند، او از 17 اختراع من استفاده کرده.» شاید تسلا خیال نمی کرد که از بابت تلاش هایش نه پولی به او می رسد و نه اعتباری؛ اما این دقیقاً اتفاقی بود که رخ داد. اختراع رادیو توسط مارکونی او را ثروتمند و مشهور کرد و به همین خاطر در سال 1909 جایزه نوبل دریافت کرد.

داستان مارکونی

گولیلمو مارکونی فرزند پدری ایتالیایی و مادری ایرلندی بود و در بولونیا بزرگ شد. او کنجکاو و خلاق بود، اما مدرسه برایش خسته کننده بود و معمولاً نمرات پایینی کسب می کرد. در واقع تنها چیزی که برایش جالب بود، آزمایش های فیزیک تجربی بودند. در نتیجه مادرش یک معلم خصوصی فیزیک استخدام کرد و وقتی گولیلمو دانشگاه قبول نشد، از یک استاد دانشگاه به نام آگوستو ریگی (Augusto Righi) دعوت کرد تا به پسرش آموزش دهد.

تخصص ریگی در الکترومغناطیس بود و به شدت به تئوری های جدید در مورد امواج الکترومغناطیس علاقه مند بود. مارکونی جوان نیز به این حوزه گرایش پیدا کرد. مسائل تئوری چندان او را جذب نمی کرد و او مشتاق بود تا این دانش جدید را پیاده سازی کند.

او آزمایش هایش را در اتاق زیر شیروانی منزل والدینش آغاز کرد. مارکونی در ابتدا آزمایش های هرتز را کپی کرد و سپس از نیکولا تسلا الهام گرفت. در آن ایام تسلا چند سخنرانی در مورد امواج الکترومغناطیس داشت و سخنرانی ها و تئوری هایش در ژورنال هایی که مارکونی می خواند به چاپ رسیده بودند.

در تابستان 1895، مارکونی موفق شد سیگنالی رادیویی را به دو کیلومتر آن طرف تر بفرستد. با این حال او کار شاقی را انجام نداده بود. تسلا همین سال گذشته سیگنالی را به 80 کیلومتر آن طرف تر فرستاده بود. خانواده مارکونی از شدت هیجان زدگی ناشی از اختراع پسرشان، با شرکت های ایتالیایی مذاکره کردند تا از این اختراع حمایت کنند. اما وقتی تلاش شان به ثمر نرسید، به انگلستان رفتند؛ زیرا مادر مارکونی بریتانیایی بود و آشناها و ارتباطات نیرومندی در انگلستان داشت که به پیشبرد فعالیت های فرزندش کمک می کرد.

تسلا مشغول چاه کندن

برخلاف مارکونی اشراف زاده، نیکولا تسلا که از او 18 سال بزرگتر بود، مشغول نبرد برای بقا بود. او در امپراطوری اتریش – مجارستان متولد شد و پدرش کشیشی صرب بود. تسلا پس از یکسال تحصیل در دانشگاه، به دلیل فقر مجبور به ترک تحصیل شد و راهی فرانسه شد تا برای یکی از شعبات شرکت های توماس ادیسون در قاره اروپا کار کند.

تسلا در سال 1884 به ایالات متحده مهاجرت کرد و با خود یک توصیه نامه از مافوقش را به همراه داشت. در آن توصیه نامه خطاب به توماس ادیسون نوشته شده بود: «ادیسون عزیز. من دو مرد خارق العاده را می شناسم. یکی خود تو هستی و دیگری این مرد جوان».

این توصیه نامه کار خود را کرد و ادیسون با تسلا همکاری نزدیکی را آغاز کردند تا اینکه اختلافات مالی باعث شد تسلا با عصبانیت از ادیسون جدا شده و شرکت انرژی خودش را تاسیس کند. او با سختکوشی کار می کرد و ایده ها را یکی پس از دیگری تست می نمود. از سوی دیگر، تسلا هیچ استعدادی در تجارت نداشت و اختراعاتش برگشت مالی نداشتند. بنابراین تسلا مجبور بود در ازای روزانه 2 دلار، به شغل حفاری چاه روی بیاورد.

خوشبختانه اسپانسر پولداری به تسلا یاری رساند و او توانست آزمایش های رادیویی خود را ادامه دهد. در سال 1898، او در مرکز گاردن نیویورک قایقی را به صورت کنترل از راه دور هدایت کرد و خیل جمعیت حاضر را انگشت به دهان گذاشت. تسلا نظریات دال بر تولید سلاح هایی با کنترل رادیویی را نیز مطرح کرد که تا 50 سال بعد درک نشدند.

مارکونی سارق ایده های تسلا

در انگلستان، مارکونی جوان و پولدار بوسیله ارتباطات خانوادگی خود به سرعت مسیر موفقیت را می پیمود. در سال 1897، او اختراع رادیو را در انگلستان به نام خود ثبت کرد؛ هر چند این دستگاه تصادفاً شباهت شدیدی به دستگاهی داشت که تسلا در مقاله ای در سال 1893 توصیف کرده بود. مارکونی چند سال بعد تلاش کرد حق اختراع همان دستگاه را در آمریکا نیز ثبت کند، اما اداره ثبت اختراع آمریکا با درخواستش موافق نکرد: «تسلا قبلاً این دستگاه را اینجا ثبت کرده است!» با این وجود مارکونی ادعا کرد چیزی از ایده های تسلا نمی داند.

موفقیت بزرگ مارکونی اما زمانی حاصل شد که پیامی رادیویی را از کانال انگلیس ارسال کرد و این اقدامش به مطبوعات و رسانه ها کشیده شد و انتقال سیگنال از اقیانوس اطلس شهرتش را تثبیت کرد. موفقیت نهایی البته در سال 1904 اتفاق افتاد، زمانی که به دلایلی نامعلوم اداره ثبت اختراع آمریکا عقیده خود را عوض کرد و مارکونی را به عنوان مخترع تلگراف رادیویی بی سیم به رسمیت شناخت!

درگذشت مخترع ناکام

نیکولا تسلا به طرز بیهوده ای جنگید تا سهم خود را از اختراع رادیو اثبات کند. دانشمندان هم عصرش او را «عجیب و غریب»، «دیوانه ای مستعد» و «یک قرون وسطایی برخوردار از جادوی سیاه» لقب داده بودند.

سرانجام در سال 1943، دادگاه عالی ایالات متحده رسماً اعلام کرد که بدون شک نیکولا تسلا اولین کسی بود که رادیو را اختراع کرده و مارکونی زمانی که مدعی شد هیچ چیزی در مورد مقالات علمی تسلا نمی داند، دروغ گفته است.

اما هیچ یک هرگز این حکم را نشنیدند زیرا مارکونی در سال 1937 و در 63 سالگی بر اثر سکته مغزی درگذشت و تسلا هر چند تا 86 سالگی زندگی کرد اما دادگاه عالی ایالات متحده 9 ماه پس از مرگش به نفع او رای صادر کرد.

تلگراف بی سیم

فرستنده و گیرنده رادیویی مارکونی، علائم رمز تلگرافی را به امواج رادیویی تبدیل می کردند. رادیوی اولیه برای این ساخته نشده بود تا موسیقی و صوت پخش کند، بلکه دستگاه مارکونی یک تلگراف بی سیم بود و با این هدف طراحی شده بود تا سیگنال های مورس را از طریق امواج رادیویی ارسال کند. بدین منظور او به فرستنده ای که امواج رادیویی الکترومغناطیسی را تولید کند و گیرنده ای که بتواند آنها را دریافت و ثبت کند و یک آنتن و یک دستگاه کد مورس و یک باتری احتیاج داشت.

در قلب این فرستنده، دو الکترود مسی قرار داشتند که به فاصله چند سانتیمتر از هم جدا می شدند (جرقه گیر)، هنگامی که جرقه ای میان الکترودها به وجود می آمد، موج رادیویی ایجاد می شد.

مارکونی برای دریافت امواج رادیویی از یک موج یاب (نسخه بهبود یافته چیزی که ابتدا توسط الیور لوج ساخته بود) استفاده کرد. این موج یاب لوله ای شیشه ای بود که دو الکترود و سیخ فلزی را به همراه داشت. هنگامی که هیچ موج الکترومغناطیسی وجود نداشت، سیخ های فلزی موج یاب بطور تصادفی حرکت می کردند و جریانی را حمل نمی کردند؛ اما وقتی با موج های رادیویی مواجه می شدند، سیخ ها به یکدیگر جذب می شدند. بنابراین مقاومت آنها کم می شد و جریان می توانست از سیخ های فلزی رد شود و به هدفون برسد و در آنجا به صورت صوت شنیده شود.

موج یاب مارکونی متشکل را یک لوله عاری از هوا با قطر 2.5 میلیمتر بود. الکترودها از جنس نقره بودند و میان آنها سیخ های فلزی قرار داشتند.

منابع

مقاله علمی و آموزشی «مهم ترین رویدادها در توسعه و ساخت دستگاه های رادیویی اولیه»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری و نگارش هیئت تحریریه علمی پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا مقاله نوید فرخی در مجله دانشمند، به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.