История электрического телеграфа
Электрический телеграф — система обмена текстовыми сообщениями точка-точка, которая в основном использовалась с 1840-х годов до середины XX столетия, когда она была медленно заменена другими телекоммуникационными системами. Постоянное стремление увеличить скорость передачи информации на большие расстояния и сделать ее более надежной, не зависящей от различных случайных обстоятельств, погоды и т. п., привело постепенно к замене оптических телеграфов электрическими или, лучше сказать, электромагнитными.
Первые попытки применения магнетизма и электричества
Однако такие способы сигнализации не могли применяться на больших расстояниях и не имели большого распространения. Это были попытки, интересные только с исторической точки зрения. Главный недостаток применения статического электричества для сигнализации заключается в том, что вследствие высоких напряжений (потенциалов) требовалась чрезвычайно тщательная изоляция проволок, что на практике представляет большие затруднения.
Применение химических действий гальванического тока
Электрическая телеграфия стала быстро развиваться и дала действительно блестящие результаты только с тех пор, как в ней начали применять не статическое электричество, а гальванический ток. Первый такой прибор, основанный на химических действиях тока, был построен в 1809 году Земмерингом в Мюнхене. Гальваническая батарея на одной станции могла быть присоединена к любым двум из 35 проволок, соединявших обе станции; концы всех этих 35 проволок на другой станции были погружены в слабый раствор серной кислоты; при прохождении тока жидкость разлагалась им, и на одной из проволок выделялся кислород, а на другой — водород; каждой проволоке соответствовал какой-либо знак, буква или цифра, и, таким образом, сигнализация могла быть установлена на сравнительно больших расстояниях, до 10 000 фт. (около 3 км), что достигнуто было Земмерингом уже в 1812 году. Телеграф, основанный на химических действиях тока, предлагался после Земмеринга и некоторыми другими изобретателями (Бэн и другие).
Первые применения магнитных действий тока. Приборы с магнитными стрелками
ТЕЛЕГРАФЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ I. Здесь приведены рисунки различных телеграфов и приборов, используемых в разное время. Важно отметить, что развитие электрического телеграфа было основано на применении химических действий гальванического тока и магнитных действий с течением времени. Комбинация этих факторов позволила создать более эффективные и надежные системы для обмена сообщениями на большие расстояния.
Заключение
Электрический телеграф стал важным рычагом развития телекоммуникаций и был ключевым элементом в истории связи. С его появлением люди смогли передавать сообщения на большие расстояния за короткое время, что было революционным достижением в тот период. В последствии электрический телеграф постепенно уступил место новым технологиям, но его вклад в развитие коммуникаций останется неизменным.
История электромагнитного телеграфа
Отклоняющее действие гальванического тока на магнитную стрелку было замечено ещё в 1802 году итальянцем Романьези (Romagnesi), а затем вновь открыто и изучено Эрстедом в 1820 году. Вскоре после этого в заседании Парижской академии наук, где обсуждалось это открытие, Ампер высказал мысль о применении его к телеграфированию.
Первый электромагнитный телеграф в России
Первым в России создал электромагнитный телеграф в 1830—32 годах Павел Львович Шиллинг (1786—1837). В 1832 году телеграфная линия была проведена в Петербурге между Зимним дворцом и зданием Министерства путей сообщения. Приборы телеграфа состояли из клавиатуры с 16 клавишами для передачи тока и мультипликаторов с магнитными стрелками для приема сообщений.
Усовершенствования
Для соединения станций Шиллинг использовал подземные кабели, но также высказал идею о подвешивании проводов на столбах. Позже приемный прибор был упрощен и включал только один мультипликатор, с условным алфавитом из 36 отклонений магнитной стрелки.
Электромагнитный телеграф в Европе
Гаусс и Вебер в Гёттингене создали свой электромагнитный телеграф с помощью индукционных токов, вызываемых движением магнита. К концу третьего десятилетия XIX века появилось несколько вариантов электромагнитных телеграфов с магнитными стрелками.
Успех Уитстона и Кука
Наибольший практический успех достался телеграфу Уитстона и Кука, который был простым улучшением прибора Шиллинга. Эти приборы начали применяться в Англии уже с 1837 года.
Как видно, развитие электромагнитного телеграфа было динамичным и обогатило технический прогресс своими открытиями и усовершенствованиями.
было значительно сложнее, чем использование индукционного аппарата или аппарата с магнитной стрелкой. Приборы Морзе состояли из двух ключей: одного для прерывания и восстановления тока, а другого для изменения направления тока. После отправки каждой буквы или цифры оператор должен был вручную изменить ключ, чтобы перейти к следующему символу. Это требовало от оператора определенного навыка и было более медленным способом передачи сообщений.
Тем не менее, с приходом телеграфа Морзе начался новый этап в развитии телеграфной связи. По мере улучшения технологий, скорость и надежность передачи сообщений по телеграфу постепенно увеличивались, что сделало его одним из наиболее важных средств связи XIX века.
Сегодня телеграфная связь утратила свое значение в связи с развитием более современных технологий связи, таких как интернет и мобильная связь. Но история телеграфа остается важной частью развития коммуникаций и технологий. Она напоминает нам о том, как быстро меняется мир и какие возможности открываются перед человечеством благодаря научным открытиям и техническому прогрессу.
Системы телеграфирования
Рассмотренные две системы телеграфирования с помощью отклоняющихся магнитных стрелок и вращающихся по циферблату указателей представляют, главным образом, то неудобство, что скоропроходящие знаки в них легко вызывают ошибки, контроль же между тем невозможен. Поэтому они стали постепенно вытесняться пишущими аппаратами, как только были придуманы и усовершенствованы способы записывания условных движений якоря электромагнита в телеграфном приёмнике.
Улучшения в телеграфной связи
В изобретениях и усовершенствованиях такого рода приборов принимали участие Б.С. Якоби, Штейнгейль, Морзе, Диньё, Сорре, Сименс и многие другие.
Список различных электрических телеграфов
- Электрический звонок.
- Двойной изолятор для проводов.
- Изолятор в железной оправе.
- Звонок для переменных токов.
- Соединение проводов.
- Реле.
- Пишущий телеграфный прибор, обыкновенный немецкий.
- Сифонный отметчик Томсона.
- Поляризованный пишущий телеграфный аппарат Сименса и Гальске.
- Приёмный аппарат Морзе.
- Ключ Морзе.
Использование аппарата Морзе
Аппарат Морзе в ряду различных систем телеграфов наиболее известный и до последнего времени был самый распространённый. Хотя прибор этот был задуман Самуэлем Морзе и первые удачные результаты с ним получены уже в 1837 году, но только в 1844 году он был усовершенствован (Альфредом Вейлем) настолько, что мог быть применён к делу.
Структура аппарата Морзе
Устроен прибор очень просто. Манипулятор или ключ, служащий для замыкания и прерывания тока, состоит из металлического рычага, ось которого находится в сообщении с линейным проводом. Рычаг одним своим концом прижимается пружиной к металлическому выступу с зажимным винтом, посредством которого он соединяется проволокой с приёмным аппаратом станции и с землёю.
При нажатии на другой конец рычага происходит касание другого выступа, соединённого с батареей. При этом, следовательно, ток будет пущен в линию на другую станцию.
Принцип работы
Главные части приёмника составляют:
- вертикальный электромагнит,
- рычаг в виде коромысла
- часовой механизм для протягивания бумажной ленты, на которой оставляются рычагом условные знаки.
Электромагнит при пропускании через него тока притягивает к себе железный стерженёк, находящийся на конце рычага; другое плечо рычага при этом подымается и придавливает стальное остриё на его конце к бумажной ленте, которая непрерывно передвигается над ним посредством часового механизма.
Когда ток прерывается, то рычаг оттягивается пружиной в прежнее положение. В зависимости от продолжительности тока на ленте остриё рычага оставляет следы или в виде точек, или чёрточек. Различные комбинации этих знаков и составляют условный алфавит.
Такие знаки (чёрточки и точки) могут быть произведены прямо посредством нажатия на бумагу рычажного штифта, который будет оставлять на ней следы в виде углублений; таким именно образом это и было устроено в первоначальных приборах системы Морзе. Но рельефно пишущие приборы неудобны в том отношении, что требуют для своего действия довольно значительной силы тока. Поэтому вместо штифта стали применять небольшое колесо, которое нижней частью своей погружается в сосуд с густыми чернилами. Колёсико это при действии прибора постепенно поворачивается и оставляет на бумажной ленте след краски (John., 1854).
Другое приспособление для записывания придумано Диньё. В нём колёсико, прикасающееся к покрытому краской валику, находится над бумажной лентой, к которой оно придавливается снизу остриём рычага.
С целью увеличить быстроту действия телеграфных приборов Чарльз Уитстон заменил в системе Морзе ручную передачу на механическую. Ручная передача медленна и сопряжена с ошибками. Поэтому Уитстон предложил использовать в передаточном аппарате быстро движущуюся бумажную ленту с заранее приготовленными на ней отверстиями, вызывающими замыкание тока, вследствие чего на бумажной ленте приёмной станции оставляются знаки условного алфавита Морзе. Созданием отверстий занимается особый прибор, перфоратор. Он формирует три ряда отверстий, из которых средний служит для передвижения ленты с помощью вращающейся зубчатки, а отверстия крайних рядов располагаются согласно знакам Морзе. Два отверстия, расположенные прямо одно над другим, соответствуют точке, а два отверстия, находящиеся в наклонном направлении, изображают чёрточку.
На передаточном приборе под крайними рядами отверстий помещаются две иглы, которым посредством качающегося коромысла сообщается очень быстрое движение вверх и вниз. Когда первая игла попадает на отверстие, то система рычагов повернёт коммутатор, вследствие чего в линию будет пущен ток. Когда же в отверстие проникнет вторая игла, то коммутатор повернётся в другую сторону, при этом через линию пройдёт ток обратного направления. В приёмном аппарате в первом случае якорь электромагнита повернётся и приведёт в прикосновение с бумажной полосой перо, которое будет проводить на бумаге черту до тех пор, пока обратный ток не повернёт якорь вместе с пером в другую сторону. Если два отверстия на бумажной ленте передаточного прибора находятся прямо поперёк ленты, то вслед за первой иглой тотчас же попадёт в соответствующее отверстие и вторая игла, причём на приёмном аппарате получится очень короткая чёрточка, соответствующая точке в алфавите Морзе. Когда же отверстия приходятся вкось, то черта получается более длинная. Передаточный аппарат может посылать таким образом до 600 слов в минуту. Для сравнения, аппарат Морзе обеспечивал до 13, аппарат Юза до 29, аппарат Бодо до 120 слов в минуту. Над выбиванием отверстий на бумажных лентах заняты, как правило, три или четыре телеграфиста, причём каждый из них может выбить в минуту около 30—40 слов. Столько же человек будет занято перепиской полученных депеш.
Система Поллака и Вирага
В конце XIX столетия был изобретён новый автоматический фотохимический прибор, способный передавать до 100 000 слов в час или до 1666 слов в минуту, то есть он быстрее только что описанного прибора Уитстона по крайней мере в два раза. Его преимущество заключалось ещё в том, что получаемая депеша писалась не особыми условными знаками, которые надо ещё переписывать, а довольно чётким курсивом.
В передаточный аппарат вставляется особая пластинка с тремя рядами различных величин кружков, прорезанных в ней заранее по поданной депеше с помощью особенной машинки с клавишами. Прорезы эти обусловливают замыкания трёх родов токов — прямого, обратного и прямого двойной силы. Токи эти, достигая приёмной станции, сообщают надлежащие движения зеркальцу при посредстве электромагнита и простого магнита в приёмном аппарате. Направленный на зеркальце пучок световых лучей от электрической лампы отражается от него на движущуюся светочувствительную ленту, на которой вследствие комбинации упомянутых движений образуются при проявлении обыкновенным фотографическим способом буквы, соответствующие поданной депеше. Аппарат Поллака и Вирага был испробован в Австро-Венгрии между Будапештом и Пресбургом (ныне Братислава) и дал отличные результаты.
Телеграфный аппарат Бодо, 1870 год
Советский телеграфный аппарат, 1939 год
Развитие телеграфной сети
Сеть британской телеграфной компании . 1901 год
Телеграмма о смерти Льва Толстого, 7 ноября 1910 года
Телеграмма об экспедиции Георгия Седова, 1913 год
Сотни лет назад для передачи сообщения между материками необходимо было физически перевезти письмо на корабле. Уже к XIX веку этот процесс был довольно быстрым: из Европы в Японию письмо шло 30-35 дней – для достижения такой скорости нужно было согласовать время прихода пароходов, переходящих через Атлантический океан, с поездами Тихоокеанской железной дороги. А из США в Европу письма доставляли всего за 20 дней.
Но если личную переписку с такой скоростью вести можно, то для бизнеса этого было бы явно недостаточно. Для банковских операций, биржевых сделок, заключения международных договоров нужен был более быстрый инструмент. Сначала для этих задач стали использовать телеграф, затем телефон и интернет.
Расскажем об истории подводных кабелей, начиная с экспериментов Сэмюэля Морзе и Бориса Якоби.
Иллюстрация от «Кандинского».
Прокладкой трансатлантического кабеля мы обязаны изобретению телеграфа. В конце XVIII века швейцарский физик Жорж Луи Лессаж собрал модель электрического телеграфа и начал передавать информацию между двумя комнатами его дома. Тогда для каждой из 26 букв алфавита был сделан отдельный провод.
В течение следующих 20 лет другой изобретатель, Ломон, смог передавать информацию по одному проводу.
История помнит имена разработчиков этой технологии, и среди них был Пауль Шиллинг, русский дипломат и историк, участник Отечественной войны. Он собрал электромагнитный телеграф в 1832 году. А после смерти Шиллинга, в 1837 году, телеграфная связь была настроена между Зимним дворцом и генеральным штабом. Дело Пауля Шиллинга продолжил Борис Семёнович Якоби.
Телеграфы имели разную конструкцию, разное количество клавиш. В них использовали множество подходов к отправке и получению сообщений. Но все эти системы объединяло использование электричества и соединение с помощью провода.
Были и такие образцы: это телеграф 1900 года производства Siemens & Halske с клавиатурой такой же, как в фортепьяно.
Телеграф значительно ускорил передачу сообщений. Например, письма от Западного к Восточному побережью США шли в течение 10 дней, и не всегда доходили до адресата из-за нападений бандитов. Везли такие письма верхом отчаянные люди. А в 1861 году Westerm Union соединила телеграфной линией побережья, и телеграммы стали доходить практически мгновенно.
В Pony Express работали храбрые и отчаянные люди с постоянным риском для жизни
Подводные кабели
Если связь внутри континента можно наладить с помощью столбов или же прокладки кабеля под землёй, то как ускорить передачу сообщений между континентами, которые разделяет океан?
Сэмюэл Морзе, один из тех, кто коммерциализировал телеграф и заработал на нём, предположил, что можно провести провод по дну Атлантического океана. Идею поддержал английский учёный-физик Чарльз Уитсон.
Но начинать нужно было с менее масштабных проектов. Морзе проложил телеграфную линию в 1842 году по дну Нью-Йоркской бухты. Он защитил медную проволоку с помощью каучуковой изоляции и пеньковой обмотки. Каучук начал использовать ещё раньше Борис Якоби – в качестве изолятора для подземных телеграфных линий.
На другом конце Атлантики инженер Джон Бретт решил соединить Францию и Великобританию с помощью подводного кабеля. В качестве изоляции использовалась гуттаперчевая оболочка. Этот материал был найден в 1842 году, и также был опробован для прокладки подводных кабелей, в том числе знаменитым учёным Майклом Фарадеем. Кабель был лёгким – чтобы он оставался на дне, к нему крепили грузила из свинца.
Первая телеграмма по кабелю прошла, но вскоре он перестал работать. Рыбак вырвал кусок кабеля неводом. Стало очевидно, что проволока в оболочке слишком уязвима. Поэтому для второй попытки взяли четыре проволоки, каждую защитили шестимиллиметровой гуттаперчевой оболочкой, скрутили их с пеньковыми шнурами в один кабель и обвили ещё одним пеньковым просмоленным шнуром.
На этой иллюстрации можно увидеть подводный кабель.
Кабель в руках Джона Бретта.
В России в 1891 году проложили кабель «Одесса – Константинополь» и «Севастополь – Варна», в 1900 году продолжили кабель через Москва-реку, а в 1914 году подводным кабелем были соединены Гельсингфорс, ныне Хельсинки, и Петербург.
Прокладка кабеля через Москва-реку.
Кабель через Атлантику
Таким образом, к середине 1850-х годов уже было проведено достаточное количество экспериментов с подводными кабелями. Кабели связывали Великобританию с Францией, Бельгию и Нидерланды, пересекали проливы.
Прокладка трансатлантического кабеля оставалась делом времени. И в 1856 году англичане Джон Бретт и Чарльз Брайт объединились с американцем Сайрусом Филдом и открыли Atlantic Telegraph Company на привлечённые от инвесторов деньги. Вскоре первые корабли отправились от берегов Ирландии в сторону США. Кабель, каждый километр которого весил 550 килограммов, состоял из семи медных проводов, покрытых тремя слоями гуттаперчи и оболочкой из железных каналов. Первая попытка была неудачной – кабель оборвался.
Следующую попытку предприняли летом 1858 года. Для этого даже организовали дочернее предприятие – Telegraph Construction and Maintenance Company. Деньги вновь каким-то образом удалось привлечь. На этот раз корабля выходили не из одного порта, а с разных континентов, и должны были встретиться в Атлантическом океане, соединить концы и спустить кабель в воду.
Однако, снова кабель несколько раз разрывался, и корабли возвращались, чтобы начать прокладку заново. Но в итоге связь была налажена – и 16 августа 1858 года королева Виктория отправила поздравление из 103 слов президенту США Джеймсу Бьюкенену. Однако, в 1858 году связь была нарушена, так как кабель был разрушен коррозией.
Сайрус и товарищи не сдались, и начали готовить третью попытку. Началось с неудачи: в 1865 году на пароходе Great Eastern оборвался кабель, и его не удалось выловить якорем. В 1866 году же долговременная телеграфная связь между Европой и Америкой была налажена.
Трансатлантический кабель XIX века.
Телеграфные линии на 1861 год
Зазвучал голос
В 1927 году количество телефонных разговоров между Европой и Америкой составляло 2 000. Каждая минута обходилась в 9 фунтов стерлингов – это 9 недель работы уличного продавца горячего кофе или разнорабочего, то есть удовольствие не из дешёвых. Использовалась для этого длинноволновая радиосвязь.
К середине XX века пришло время проложить и телефонную линию. Хотя речь о ней шла с 1920-х годов, проект реализовали только в 1955. Тогда трансатлантический кабель проложили между шотландским Обаном и канадским Кларенвиллем. Кабель TAT-1 поработал до 1978 года.
На фото ниже президент AT&T Фредерик Каппел и президент AT&T Bell Telephone Laboratories Оливер Бакли готовятся к разговору с Великобританией на открытии первого трансатлантического телефонного кабеля в 1956 году.
Менее, чем через пять лет после прокладки TAT-1 провели TAT-2. Для этой линии использовали технологию мультиплексирования каналов: клиенту выделялся канал только в те моменты, когда он действительно говорил. Так удалось довести число каналов до 87. Линия работала до 1982 года.
TAT-3 соединил Великобританию и Нью-Джерси, США. Здесь уже было 138 голосовых каналов, поддерживающих 276 одновременных соединений. Линию проложили в 1963 году, а проработала она до 1986.
Таким образом, около 100 лет прошло между прокладкой первого трансатлантического телеграфного кабеля и первого телефонного кабеля. Когда же появился интернет?
Пошёл интернет
В 1969 году DARPA, Агентство Министерства обороны США по перспективным исследованиям, создало ARPANET – Advanced Research Projects Agency Network. Сеть была необходима на случай войны с СССР – как надёжная система передачи информации.
В октябре 1969 года информацию передали между двумя терминалами, расстояние между которыми составляет 600 километров: один находился в Калифорнийском университете, второй в Стэнфордском. Суть теста была в том, что первый оператор вводил слово «login», а второй подтверждал, что видит его на экране.
К 1971 году количество терминалов достигло 19, а в 1973 году к сети стали подключать иностранные организации – они находились в Великобритании и Норвегии.
И чтобы подключить Европу, понадобились всё те же телефонные кабели, которые проложили ещё в 1950-х. По сути, на суше всё работало так же – DARPA арендовало линии у телефонной компании AT&T.
В 1980-е годы были разработаны оптоволоконные кабели. Они обладали большей пропускной способностью, были тоньше и легче медных кабелей. И уже к 1988 году по дну Атлантического океана проложили первый оптоволоконный кабель.
Это был TAT-8. Система, спроектированная консорциумом из американской AT&T, французской France Telecom и британской British Telecom проработала до 2002 года.
По подводным кабелям передаётся более 95% всей информации. От кабелей зависит не только то, будем ли мы сидеть на Хабре, в социальных сетях и мессенджерах, а то, будут ли передаваться данные между банками и организациями. Так что особенно важна сохранность линий связи, даже если идущая между ними информация дублируется.
Кто может повредить кабель?
Так в 2019 году островное государство Тонга, состоящее из 170 островов, осталось без интернета. Спасением стал спутниковый интернет, хотя он и сильно медленнее. В течение нескольких дней кабель отремонтировали. А в 2008 году без связи остались 75 млн жителей Среднего Востока и Индии: коммуникационный трафик упал на 65%. В процессе расследования выяснили, что кабель был разорван якорем массой от 5 до 6 тонн.
В 2006 году южнее Тайваня произошло землетрясение, из-за которого Китай остался без связи с внешним миром. Не открывались Google и Yahoo!, перестали работать программы MSN, с трудом открывались российские сайты. Оборвались одновременно несколько кабелей.
Периодически акулы решают перекусить кабелем. Им редко удаётся это сделать, а их зубы иногда остаются в защитной оболочке кабелей.
В 2013 годах аквалангисты, которые искали обломки кораблей, обнаружили на дне кабель и решили его украсть. Их вскоре задержали.
Перспективные проекты
Прокладка кабелей по морскому дну не останавливается. Есть ряд интересных перспективных проектов в разных странах, включая Россию.
«Полярный экспресс»
Кабель «Полярный экспресс» длиной в 12 650 километров соединит Мурманск и Владивосток. Он пройдёт по дну Северного Ледовитого и Тихого океанов.
Кабель станет альтернативой спутниковой связи и обеспечит наименьшую задержку сигнала. Проект планируют завершить к 2026 году.
JUNO Cable System
К 2024 году планируют завершить прокладку магистрали между Калифорнией, США, и префектурами Тиба и Миэ в Японии. Магистраль JUNO Cable System будет иметь протяжённость в 10 000 километров.
Линию строят американская NEC с японской Seren Juno Network Co, Ltd. Пропускная способность составит 350 Тбит/с.
Topaz
Google планирует к 2023 году соединить Азию и Канаду. Магистраль пройтёт от Ванкувера, Канада, до префектур Миэ и Ибараки в Японии.
Пропускная способность составит 240 Тбит/с.
Итог
По данным на 2022 год, всего в мире около 450 кабельных систем протяжённостью около 1,35 млн километров, что в три раза больше, чем расстояние от Земли до Луны. Осталось только провести канал в Антарктиду, ведь остальные материки уже соединены. Карту подводных кабелей можно рассмотреть по ссылке: Submarine Cable Map
3D визуализация подводных кабелей
И благодаря этим достижениям науки и технологий вы можете воспользоваться VPS в России по системе «Все включено!»
Первый трансатлантический телеграфный кабель был проложен в 1858 году после нескольких неудачных попыток. Хотя кабель впервые позволил передавать сообщения через Атлантику, передача была медленной и ненадежной. Кабель вышел из строя всего через несколько недель работы из-за плохого проектирования и изготовления. Несмотря на неудачу, в то время этот проект считался технологическим триумфом и вдохновил на создание множества сувениров, сделанных из кусков оставшегося кабеля. Хотя сувениры прослужили дольше, чем сам кабель, проект продемонстрировал трудности дальней связи и помог проложить путь для будущих успешных трансатлантических кабелей.
Фредерик Гисборн встречает Сайруса Филда
Идея прокладки трансатлантического кабеля связи была впервые выдвинута в 1839 г., когда Уильям Кук и Чарльз Уитстон создали действующий телеграф. В 1840 г. идею поддержал Сэмюэл Морзе, а к 1850 г. была проложена линия связи между Великобританией и Францией. В том же году началось строительство телеграфной линии вдоль северо-восточного побережья Северной Америки — от Новой Шотландии до острова Ньюфаундленд.
Команду, создавшую кабель для восточного побережья, возглавлял Фредерик Ньютон Гисборн, телеграфный инженер из Ланкашира. Но линия оказалась не слишком прибыльной, и в 1853 г. компания распалась. Судьба Гисборна изменилась, когда он познакомился с Сайрусом Вест Филдом. Именно Филд станет тем человеком, с которым навсегда будет ассоциироваться успех этого мероприятия — соединения США и Европы телеграфным кабелем.
Американский бизнесмен и предприниматель Сайрус Филд родился 30 ноября 1819 г. в Стокбридже, штат Массачусетс. Филд начал карьеру в галантерейном магазине, куда его устроил брат. В 1840 г. он основал свое первое предприятие по производству бумаги, на чем и сделал состояние.
В 1853 г. Филд отошел от дел и вместе с женой отправился в 6-месячное путешествие по Южной Америке, после которого и началась «кабельная» эпопея.
После поездки Филд познакомился с Фредериком Гисборном. Филд на тот момент специализировался на бумаге и галантерее и не имел никакого отношения к телеграфии. Однако, ознакомившись с планами Гисборна по прокладке кабеля, он пришел в восторг от огромной важности этого предприятия.
Поскольку Сент-Джонс был самой восточной точкой Северной Америки, телеграфная станция там могла раньше всех получатьс кораблей из Англии новости, которые затем передавались бы по телеграфу в Нью-Йорк.
План Гисборна позволил бы сократить время прохождения новостей между Лондоном и Нью-Йорком до шести дней, что в начале 1850-х годов считалось очень быстрым.
Филд же начал задумываться о том, можно ли протянуть кабель через океан и больше не использовать корабли для доставки важных новостей. Большим препятствием было то, что Ньюфаундленд — остров, и для соединения его с материком потребовался бы подводный кабель.
Филд обратился за советом к Сэмюэлю Морзе, изобретателю телеграфа, и лейтенанту ВМС США Мэтью Мори, который недавно проводил исследования глубин Атлантического океана. Оба ответили утвердительно: возможность протянуть подводный телеграфный кабель через Атлантический океан есть.
В феврале 1854 г. Мори готовил письмо министру военно-морского флота с результатами зондирования, когда получил сообщение от Филда с вопросом о целесообразности прокладки трансатлантического кабеля. Мори отправил Филду копию своего письма, в котором, в частности, говорилось, что в результате зондирования было обнаружено существование плато, «которое, по-видимому, было создано специально для того, чтобы удерживать провода подводного телеграфа и держать их вдали от опасности». Это геологическое образование, которое Мори назвал «телеграфным плато», должно стать идеальным маршрутом для кабеля Филда.
В 1854 г. Филд стал основателем телеграфной компании Нью-Йорка, Ньюфаундленда и Лондона. Соучредителями стали Питер Купер, Мозес Тейлор и Маршалл Робертс. Гисборн стал главным инженером компании. Новая компания намеревалась проложить первый глубоководный телеграфный кабель между Европой и Северной Америкой.
1.Питер Купер (президент), 2. Дэвид Филд, 3. Чандлер Уайт (секретарь), 4. Маршалл Робертс, 5. Сэмюэл Морзе (вице-президент), 6. Дэниел Хантингтон, 7. Мозес Тейлор (казначей), 8. Сайрус Филд, 9. Уилсон Хант
Ключевым положением Устава 1854 г. было предоставление компании и ее правопреемникам пятидесятилетней монополии на все виды связи с Ньюфаундлендом, срок действия которой истекал в 1904 г:
Основание Atlantic Telegraph Company
Нью-йоркский промышленник, финансист и филантроп Питер Купер стал первым инвестором, присоединившимся к Сайрусу Филду в новой компании.
Купер сделал свое состояние, купив клеевую фабрику и подняв ее прибыль в 5 раз благодаря усовершенствованию продукции. Затем он занялся металлургической промышленностью и создал первый в США локомотив Tom Thumb.
Куперу было уже за 60, когда он познакомился с Фидом, и его главной заботой на тот момент было создание технического колледжа Cooper Union. Но что-то в проекте строительства кабеля заинтриговало его. Как он позже напишет, в кабеле он видел «средство, с помощью которого мы могли бы поддерживать связь между двумя континентами и передавать знания во все части света». Полагая, что кабель «открывает возможности для создания могущественной силы на благо всего мира», Купер согласился инвестировать в этот проект.
Разработчик телеграфа в США и один из первых сторонников строительства Атлантического кабеля Сэмюэль Морзе был привлечен к проекту строительства кабеля Филдом, чтобы придать предприятию узнаваемость и авторитет.
Затем Филд привлек и других участников: Мозеса Тейлора, директора компании, ставшей впоследствии Citibank, Маршалла Робертса, успешного судовладельца, и Чандлера Уайта, давнего соратника по бумажному бизнесу.
С одобрения Купера были привлечены другие акционеры и собрано более 1 млн долл. Вновь созданная компания, получившая название New York, Newfoundland and London Telegraph Company, выкупила канадский патент Гисборна и начала работы по прокладке подводного кабеля от канадского материка до Сент-Джонса.
В итоге удалось привлечь 1,5 млн долл. частных средств на реализацию проекта, что равнялось примерно 2,5% от общих расходов правительства США на тот момент.
Однако трудности с прокладкой кабеля через Ньюфаундленд и пролив Кабота в Канаде в 1855-1856 гг. привели к тому, что компания практически исчерпала свои ресурсы, когда пришло время прокладывать кабель через Атлантику. Сам Филд был вынужден неоднократно ездить в Англию, чтобы собрать дополнительные средства. Купер позже напишет, что никогда не жалел о своем участии в мероприятиях по прокладке трансатлантического кабеля, «хотя это было ужасное время, которое пришлось пережить».
Филд начал собирать средства на трансатлантическую экспедицию, продавая в Лондоне и Нью-Йорке акции материнской компании Atlantic Telegraph. Британское правительство помогло Филду субсидией. Ему удалось добиться помощи и от конгресса США, несмотря на яростное сопротивление сенаторов-англофобов. Кроме того, Филд выделил четверть личных средств на строительство кабеля.
В конце концов ему удалось добиться от правительств США и Великобритании выделения судов для прокладки предполагаемого трансатлантического кабеля.
В июне 1857 г., вернувшись в Нью-Йорк из Англии с планами первой попытки прокладки атлантического кабеля летом того же года, Сайрус Филд опубликовал статью, где ответил на вопросы жителей США, которых интересовала деятельности Atlantic Telegraph. Текст был также напечатан в журналах Canadian Merchants’ Magazine и Commercial Review. В статье Филд вдохновенно писал:
«Сама грандиозность этого проекта является достаточной гарантией его коммерческого успеха, поскольку, помимо широкого использования кабеля правительствами по обе стороны Атлантики и в обычном социальном общении, он станет главным средством, через которое будут осуществляться все важные деловые операции между Старым и Новым Светом. Передача разведывательной информации для прессы обоих континентов также станет одной из важнейших составляющих его полезности».
Изготовление кабеля
Трансатлантический кабель был изготовлен английскими компаниями Glass Elliot & Co из Гринвича и R.S.Newall & Co из Ливерпуля. Важное значение имели защитные свойства кабеля: он был покрыт латексом из гуттаперчи, который считался устойчивым к воздействию морских растений и животных, обмотан просмоленной пенькой и окружен спиралевидной оболочкой из железной проволоки. Идея заключалась в том, чтобы обеспечить тягу в несколько тонн, но при этом сохранить относительную гибкость.
Контракт на изготовление изолированной жилы получила компания Gutta Percha Company, а контракт на изготовление брони был разделен поровну между Glass, Elliot & Co и R. S. Newall & Co. Кабель состоял из 7 жил медного провода № 22 BWG, шесть из которых были обернуты вокруг седьмой, а затем были покрыты тремя слоями гуттаперчи. Затем жила обматывалась джутовой пряжей, пропитанной составом, состоящим из 5/12 стокгольмского дегтя, 5/12 смолы, 1/12 вареного льняного масла и 1/12 обычного пчелиного воска.
Броня состояла из 18 прядей, каждая из которых состояла из 7 проволок из лучшего железа № 22 BWG, шесть из которых были обернуты вокруг седьмой. Готовый кабель после выхода из машины покрывался составом, состоящим из 3 бочек дегтя, половины бочки смолы, 5 кг пчелиного воска и 22 литра льняного масла для смешивания. На одну морскую милю уходило от 45 до 49 литров этой смеси.
В своей статье Филд писал:
«За строительством кабеля внимательно следят доктор Уайтхаус, занимающий первое место в ряду выдающихся специалистов в области электричества, и главный инженер компании мистер Брайт, имеющий большой практический опыт работы с электрическими телеграфами. С этими господами, под началом которых днем и ночью работают несколько надежных суперинтендантов, уже некоторое время поддерживают постоянную связь профессор Морзе и профессор Томсон из Глазго, что является дополнительной гарантией добросовестного выполнения работ».
Чарльз Тилстон Брайт — плодовитый изобретатель, в возрасте 24 лет был назначен главным инженером Atlantic Telegraph Company в 1856 году. В 1858 году его назначали ответственным за прокладку атлантического кабеля, позже за это он был посвящен в рыцари.
Уайлдман Уайтхаус был нанят Филдом в качестве главного электрика Atlantic Telegraph Company. Хотя 16 августа 1858 г. Уайтхаусу и удалось отправить первое телеграфное сообщение в США, именно на него возложили ответственность за выход из строя подводного кабеля после того, как тот использовал повышенное напряжение, пытаясь усилить затухающие сигналы.
На поздних стадиях производства кабеля выяснилось, что обе партии были изготовлены со скрученными в противоположных направлениях жилами. Это означало, что их нельзя было соединить напрямую, так как железная проволока обоих кабелей разматывалась при натяжении во время прокладки. Проблема была решена с помощью импровизированной деревянной скобы, удерживающей провода на месте.
Кроме того, возникала и другая проблема: подводные кабели просто не работали так, как ожидалось. Сообщения не проходили по линии с приемлемой скоростью и распадались на хаотические беспорядочные фрагменты. Это явление получило название «замедление сигналов». Другой проблемой был эффект емкости, который возникал из-за того, что кабели могли не только передавать электрический сигнал, но и хранить его, что со временем создавало помехи самому сигналу.
Физик Уильям Томсон пытался решить эту проблему: в 1854 году он вывел закон квадратов, согласно которому снижение качества сигнала «увеличивается с квадратом пройденного расстояния». Томсон пришел к выводу, что если «диаметр проводника и изоляции кабеля увеличить пропорционально его общей длине, то задержка (качество) сигнала и то, что Томсон, подыскивая технический язык для описания четкости сигнала, причудливо назвал “отчетливостью произношения”, останутся неизменными».
Кабель на палубе «Ниагары».
Изначальный план предполагал, что кабель будут погружать в конце июля или в начале августа — в тот период года, когда Северная Атлантика находится в самом спокойном состоянии. Два больших судна, каждое из которых возьмет на борт половину, или около тринадцати сотен миль кабеля, в сопровождении вспомогательных судов направятся к точке, расположенной на полпути между Ирландией и Ньюфаундлендом. Там, соединив два конца кабеля и проверив надежность соединения, начнется процесс погружения. Одна часть экспедиции направится к заливу Валентия в Ирландии, а другая — к заливу Тринити в Ньюфаундленде.
Наконец, в июле 1857 года все 2500 морских миль первого трансатлантического кабеля были готовы, и настало время погрузить его на корабли.
Первая попытка
В качестве кабелеукладочных судов использовались переоборудованные военные корабли HMS Agamemnon и USS Niagara. Процесс загрузки кабеля на «Ниагару» занял около 3 недель. На «Агамемноне» было установлено 10 якорей, которые должны были «остановить любое движение, пока громоздкие катушки переносились в трюм». Чтобы кабель достиг корабля, он был переброшен через опоры, закрепленные на 10 баржах между заводом и кораблем, и смотан в одну катушку высотой 12 футов и диаметром 45 футов.
Было решено отказаться от первоначального плана, по которому корабли должны были встретиться на середине Атлантики. Новый план предполагал, что оба судна выйдут из Ирландии в сторону Ньюфаундленда: одно из них будет прокладывать кабель, а второе подключаться к концу первой длины кабеля и завершать прокладку.
«Ниагара» подает береговой кабель на катера и паровой буксир «Willing Mind»
Наконец, 6 августа 1857 г. корабли с большой помпой отчалили от острова Валентия, расположенного у западного побережья Ирландии. Инженеры решили, что лучше всего прокладывать кабель в одном направлении — с востока на запад, чтобы всегда поддерживать связь с сушей. Первой шла «Ниагара», а за ней «Агамемнон».
Кабель должен был прокладываться со скоростью, соответствующей скорости корабля. Но в какой-то момент кабель стал двигаться примерно на 50% быстрее корабля. Чтобы остановить разгон кабеля, дежурный инженер включил тормоза на машине для укладки кабеля. В этот момент «Ниагара» оказалась во впадине волны, и когда поднялась на следующий гребень, трос оборвался из-за резкого увеличения веса, вызванного его отрывом от судна.
В итоге «Ниагара» проложила 335 миль кабеля, когда 11 августа в 3:45 утра кабель оборвался, опустившись на дно океана. У кораблей не осталось достаточного количества кабеля для продолжения работ, и экспедиция была отложена на год.
Вторая и третья попытки
К концу весны 1858 г. Филд был готов к новым попыткам.
Был изготовлен новый кабель для замены потерянной в море части. Уильям Эверетт, бывший главный инженер «Ниагары», перепроектировал тормоз кабелеразмоточной машины, сделав его меньше и легче и снабдив саморегулирующейся функцией, которая могла быстро разжиматься, чтобы предотвратить обрыв троса.
10 июня 1858 года «Ниагара» и «Агамемнон» в сопровождении небольшой флотилии вышли из Плимута (Англия) в точку встречи в середине Атлантического океана, как предполагал исходный план экспедиции.
Они должны были стартовать в середине океана на 52°2′ северной широты, 33°18′ западной долготы, соединить две половины кабеля вместе, а затем каждый корабль одновременно проложить кабель в противоположных направлениях. В этот раз корабли были лучше подготовлены, предварительно отработав различные маневры.
Но вмешалась погода: на флот обрушился жестокий шторм, продолжавшийся больше недели и едва не ставший причиной гибели «Агамемнона». Наконец, 25 июня 1858 года судно достигло места встречи и на следующий день приступило к прокладке кабеля. После того, как «Агамемнон» проложил более 140 миль, кабель оборвался, и снова от попытки пришлось отказаться.
Филд был на грани. Брат Филда Генри писал: «Нагрузка на него была больше, чем на кабель, и мы боялись, что оба они порвутся вместе».
17 июля 1858 г. была предпринята третья попытка. В очередной раз кабель внезапно перестал работать, а затем так же внезапно ожил. Из-за огромного количества железа в кабеле исказились показания компаса на «Ниагаре», и она сбилась с курса. Но, к счастью, проблема обнаружилась сразу, и другой корабль флотилии указал «Ниагаре» путь. На «Агамемноне» же было на исходе топливо, однако выручило разумное использование мощности парусов.
«Ниагара» достигла Ньюфаундленда 5 августа, «Агамемнон» в тот же день достиг Валентии. Окончательно соединение было установлено 16 августа. В итоге «Ниагара» проложила 1030 морских миль кабеля, а «Агамемнон» — 1020.
Филд телеграфировал жене с Ньюфаундленда: «Все хорошо. Атлантический телеграфный кабель успешно проложен».