stringtranslate.com

Гелиограф

Рис. 1: Сигнализация с помощью гелиографа Манса; граница Аляски и Канады, 1910 г.

Гелиограф (от древнегреческого ἥλιος ( hḗlios )  «солнце» и γράφειν (gráphein) «  писать») — это система солнечного телеграфа [1] , которая подает сигналы вспышками солнечного света (обычно с использованием кода Морзе с 1840-х годов), отраженного зеркалом . Вспышки производятся путем кратковременного поворота зеркала или прерывания луча затвором. [2] Гелиограф был простым, но эффективным инструментом для мгновенной оптической связи на большие расстояния в конце 19-го и начале 20-го веков. [2] Его основными применениями были военные, геодезические и лесозащитные работы. Гелиографы были стандартным выпуском в британской и королевской австралийской армиях до 1960-х годов и использовались пакистанской армией вплоть до 1975 года. [3]

Описание

Рис. 2: Немецкий гелиограф, изготовленный Р. Фюссом в Берлине (экспонируется в Музее связи во Франкфурте )

Существовало много типов гелиографов. Большинство гелиографов были вариантами версии британской армии Mance Mark V (рис. 1). В нем использовалось зеркало с небольшим не посеребренным пятном в центре. Отправитель наводил гелиограф на цель, глядя на отраженную цель в зеркале и поворачивая голову до тех пор, пока цель не скрывалась за не посеребренным пятном. Затем, удерживая голову неподвижно, они регулировали прицельный стержень так, чтобы его поперечные провода пересекали цель. [4] Затем они поднимали визирный лопасть, которая покрывала поперечные провода схемой креста, и выравнивали зеркало с винтами тангенса и угла места так, чтобы небольшая тень, которая была отражением отверстия не посеребренного пятна, находилась на крестовой цели. [4] Это указывало на то, что солнечный луч был направлен на цель. Вспышки производились с помощью механизма ключа, который наклонял зеркало на несколько градусов при нажатии рычага на задней стороне прибора. Если Солнце находилось перед отправителем, его лучи отражались непосредственно от этого зеркала на приемную станцию. Если Солнце находилось позади отправителя, визирный стержень заменялся вторым зеркалом, чтобы улавливать солнечный свет от главного зеркала и отражать его на принимающую станцию. [5] [6] Зеркало гелиографа Корпуса связи армии США не наклонялось. Этот тип создавал вспышки с помощью затвора, установленного на втором штативе (рис. 4). [5]

Гелиограф имел определенные преимущества. Он позволял осуществлять дальнюю связь без фиксированной инфраструктуры, хотя его также можно было объединить в фиксированную сеть, простирающуюся на сотни миль, как в сети «от форта к форту», ​​использовавшейся в военной кампании Джеронимо . Он был очень портативным, не требовал источника питания и был относительно безопасным, поскольку был невидим для тех, кто не находился вблизи оси операции, а луч был очень узким, распространяясь всего на 50 футов (15 м) на 1 милю (1,6 км) диапазона. Однако любой, кто находился в луче с правильными знаниями, мог перехватывать сигналы, не будучи обнаруженным. [3] [7] Во время Второй англо-бурской войны (1899–1902) в Южной Африке, где обе стороны использовали гелиографы, трубки иногда использовались для уменьшения рассеивания луча. [3] Однако в некоторых других обстоятельствах узкий луч затруднял наведение на движущуюся цель, например, при связи с берегом и движущимся судном, поэтому британцы выпустили рассеивающую линзу, чтобы расширить луч гелиографа с его естественного диаметра 0,5 градуса до 15 градусов. [8]

Диапазон гелиографа зависит от непрозрачности воздуха и эффективной площади сбора зеркал. Зеркала гелиографа варьировались от 1,5 до 12 дюймов (от 38 до 305 мм) или больше. Станции на больших высотах выигрывают от более разреженного, более чистого воздуха и требуются в любом случае для больших диапазонов, чтобы очистить кривизну Земли . Хорошим приближением для диапазонов от 20 до 50 миль (от 32 до 80 км) является то, что вспышка круглого зеркала видна невооруженным глазом на расстоянии 10 миль (16 км) на каждый дюйм диаметра зеркала, [9] и дальше, наблюдаемая в телескоп . Мировой рекорд дальности был установлен отрядом сержантов-сигнальщиков армии США в результате взаимодействия станций в Северной Америке на горе Эллен ( штат Юта ) и горе Анкомпагре ( штат Колорадо ), на расстоянии 183 миль (295 км) друг от друга 17 сентября 1894 года, с использованием гелиографов армейского корпуса связи, имеющих зеркала размером всего 8 дюймов 2 (52 см 2 ). [10]

История

Зеркало гелиографического сигнала размером 12 × 12 дюймов (300 мм × 300 мм), отражающееся на вершине горы Баден-Пауэлл
Рис. 3. Военная группа турецких/ османских гелиографов в Худже во время Первой мировой войны , 1917 г.

Немецкий профессор Карл Фридрих Гаусс (1777–1855) из Геттингенского университета разработал и использовал предшественника гелиографа ( гелиотроп ) в 1821 году. [2] [11] Его устройство направляло контролируемый луч солнечного света на удаленную станцию, чтобы использовать его в качестве маркера для геодезических работ, и было предложено в качестве средства телеграфной связи. [12] Это первое надежно задокументированное гелиографическое устройство, [13] несмотря на многочисленные предположения о возможных древних случаях сигнализации солнечными вспышками и задокументированное существование других форм древней оптической телеграфии .

Например, один автор в 1919 году решил «рискнуть теорией» [14] , что сигналы с материковой части Италии из столицы Рима , которые древнеримский император Тиберий (42 г. до н. э. - 37 г. н. э., правил с 14 по 37 г. н. э . ) наблюдал из своей императорской резиденции на острове Капри [15] , были вспышками зеркал, но признал, что «в древних писаниях нет упоминаний об использовании сигнализации с помощью зеркал», и что задокументированным средством древней дальней визуальной связи были огни и дым маяков, а не зеркала.

Аналогично, история о том, что щит использовался в качестве гелиографа в знаменитой древней битве при Марафоне между греками и персами в 490 г. до н. э., к сожалению, также является современным мифом, [16] возникшим в 1800-х годах. Древний историк Геродот никогда не упоминал никакой вспышки. [17] Что Геродот действительно написал, так это то, что кого-то обвинили в том, что он организовал «поднятие щита в качестве сигнала». [18] Подозрения росли в конце 1900-х годов, что теория вспышки неправдоподобна. [19] Вывод после проверки теории был таким: «Никто не высвечивал щит в битве при Марафоне». [20]

В письме от 3 июня 1778 года Джон Норрис , верховный шериф Бакингемшира , Англия, отмечает: «В этот день гелиографическая разведка от доктора [Бенджамина] Франклина из Парижа в Уикомб»? [21] Однако мало доказательств того, что «гелиограф» здесь — это что-то иное, чем неправильное написание « голографа ». Термин «гелиограф» для солнечной телеграфии не входил в английский язык до 1870-х годов — даже слово « телеграфия » не было придумано до 1790-х годов.

Генри Кристофер Манс (1840–1926) из Телеграфного департамента Персидского залива британского правительства разработал первый широко принятый гелиограф около 1869 года, [2] [22] [23] находясь в Карачи (ныне в современном Пакистане ) в тогдашнем Бомбейском президентстве Британской Индии . Манс был знаком с гелиотропами по их использованию ранее для картографического проекта Великого тригонометрического обследования Индии (выполненного в 1802–1871 годах). [10] Гелиографом Манса легко управлял один человек, и поскольку он весил около 7 фунтов (3,2 кг), оператор мог легко переносить устройство и поддерживающий его штатив. Британская армия испытала гелиограф в Индии на расстоянии 35 миль (56 км) с благоприятными результатами. [24] Во время экспедиции Джоваки Африди, отправленной британо-индийским правительством в 1877 году, гелиограф был впервые испытан в военных условиях. [25] [26]

Рис. 4: Гелиограф Корпуса связи армии США , 1898 г.

Простой и эффективный инструмент, изобретенный Мансом, стал важной частью военной связи на протяжении более 60 лет. Полезность гелиографов ограничивалась дневным временем с ярким солнечным светом, но они были самым мощным типом визуального сигнального устройства из известных. В дорадиоэпоху гелиография часто была единственным средством связи, которое могло охватывать диапазоны до 100 миль (160 км) с легким переносным инструментом. [10]

Руины немецкого охранного отряда на вершине горы Диквиллем , где у немцев была гелиографическая станция (вид с высоты птичьего полета, 2017 г.)

В вооруженных силах Соединенных Штатов к середине 1878 года молодой полковник Нельсон А. Майлз установил линию гелиографов, соединяющую отдаленные военные аванпосты Форт-Кео и Форт-Кастер на севере территории Монтаны , на расстоянии 140 миль (230 км). [27] [28 ] [29] В 1886 году армия Соединенных Штатов , теперь уже генерал Нельсон А. Майлз (1839–1925), создал сеть из 27 гелиографических станций на территориях Аризоны и Нью-Мексико на старом Юго-Западе во время длительной кампании и охоты на местного вождя-ренегата апачей / лидера партизанской войны Джеронимо (1829–1909). [30] В 1890 году малоизвестный майор армии США В. Дж. Фолькмар продемонстрировал на территориях Аризоны и Нью-Мексико возможность осуществления связи с помощью гелиографа по сети гелиографов общей протяженностью 2000 миль (3200 км). [31] Сеть связи, начатая генералом Майлзом в 1886 году и продолженная невоспетым и теперь, к сожалению, относительно неизвестным лейтенантом В. А. Глассфордом, была усовершенствована в 1889 году на расстояниях 85, 88, 95 и 125 миль (137, 142, 153 и 201 км) по пересеченной и пересеченной местности, которая была оплотом апачей , команчей и других враждебных индейских племен. [10]

К 1887 году в число используемых гелиографов входили не только британские гелиографы Манса и Бегби, но и американские гелиографы Грюгана, Гарнера и Перселла. Гелиографы Грюгана и Перселла использовали затворы, а другие использовали подвижные зеркала, управляемые клавишей пальца. Гелиографы Манса, Грюгана и Перселла использовали два штатива, а остальные один. Сигналы могли быть либо кратковременными вспышками, либо кратковременными затемнениями. [32] В 1888 году Корпус связи армии США рассмотрел все эти устройства, а также гелиотелеграф Финли [32] и, не найдя ни одного полностью подходящего, разработал свой собственный инструмент — гелиограф Корпуса связи армии США, двухштативную машину с затвором на 13+Общий вес составил 7 ⁄ 8  фунта (6,3 кг), было заказано 100 штук общей стоимостью 4205 долларов США. [33] К 1893 году количество гелиографов, изготовленных для Корпуса связи американской армии, составило 133. [34]

Расцвет гелиографа, вероятно, пришелся на Вторую англо-бурскую войну 1890-х и начала 1900-х годов в Южной Африке, где он широко использовался как британцами, так и коренными иммигрантами- бурами . [2] [3] Местность и климат, а также характер кампании сделали гелиографию логичным выбором. Для ночной связи британцы использовали несколько больших ламп Aldis , привезенных вглубь страны на железнодорожных вагонах и оборудованных ставнями листового типа для преобразования луча света в точки и тире. На ранних этапах войны гарнизоны британской армии были осаждены в Кимберли , а также осадили Ледисмит и Мафекинг . После того, как наземные телеграфные линии были перерезаны, единственным способом связи с внешним миром была световая лучевая связь, гелио днем ​​и лампы Aldis ночью. [10]

Британские солдаты тренируются с гелиографом во время Второй мировой войны в Северной Африке, Египет , июнь 1940 г.

В 1909 году Лесная служба США ввела использование гелиографии для защиты лесов в западных штатах. К 1920 году такое использование было широко распространено в США и началось в соседнем Доминионе Канада на севере, и гелиограф считался «после телефона самым полезным устройством связи, которое в настоящее время доступно для служб защиты лесов». [5] Д. П. Годвин из Лесной службы США изобрел очень портативный (4,5 фунта [2,0 кг]) гелиограф одноштативного типа с затвором и зеркалом для использования в лесном хозяйстве. [5]

Непосредственно перед началом Первой мировой войны (1914–1918) конные полки Российской императорской армии в Российской империи все еще обучались гелиографической связи для повышения эффективности их разведывательных и доносных функций. [35] После двух русских революций 1917 года революционные большевистские / коммунистические части их Красной армии во время последующей русской гражданской войны 1918–1922 годов использовали ряд гелиографических станций для эффективного распространения разведывательной информации. Это продолжалось даже десятилетие спустя о контрреволюционных басмаческих повстанческих движениях в Туркестанском регионе Средней Азии в 1926 году. [36]

Во время Второй мировой войны (1939–1945) вооруженные силы Южно-Африканского Союза и Королевской Австралии использовали гелиограф во время сражений с нацистскими немецкими и фашистскими итальянскими войсками вдоль южного побережья Средиземного моря в Ливии и западном Египте совместно с британскими военными, защищавшими свои позиции в пустынной североафриканской кампании в 1940, 1941 и 1942 годах. [2]

Гелиограф оставался стандартным оборудованием для военных сигналистов в Королевской австралийской и британской армиях до 1940-х годов, где он считался типом связи с «низкой вероятностью перехвата». Канадская армия была последней крупной военной силой, имевшей гелиограф в качестве предмета снабжения. К тому времени, как зеркальные приборы были сняты с вооружения, они редко использовались для сигнализации. [10] Однако совсем недавно, в 1980-х годах, гелиографы использовались повстанческими силами афганских моджахедов во время советского вторжения в Афганистан в 1978–1979 годах. [2] Сигнальные зеркала по-прежнему входят в комплекты для выживания для аварийной сигнализации поисково-спасательным самолетам. [2]

Автоматизированные гелиографы

Большинство гелиографов 19-го и 20-го веков были полностью ручными. [5] Шаги выравнивания гелиографа на цели, совмещения отраженного солнечного луча с гелиографом, поддержания выравнивания солнечного луча по мере движения солнца, транскрибирования сообщения во вспышки, модуляции солнечного луча в эти вспышки, обнаружения вспышек на принимающей стороне и транскрибирования вспышек в сообщение выполнялись вручную. [5] Одно заметное исключение — многие французские гелиографы использовали часовые гелиостаты для автоматического управления движением солнца. К 1884 году все действующие подразделения «аппарата Манжена» (двухрежимный французский армейский военный оптический телеграф, который мог использовать как фонарь, так и солнечный свет) были оснащены часовыми гелиостатами. [37] Аппарат Манжена с гелиостатом все еще находился в эксплуатации в 1917 году. [38] [39] [40] Предложения автоматизировать как модуляцию солнечного луча (с помощью часового механизма), так и обнаружение (с помощью электрических селеновых фотодетекторов или фотографических средств) датируются по крайней мере 1882 годом. [41] В 1961 году ВВС США работали над космическим гелиографом для передачи сигналов между спутниками [42]

В мае 2012 года роботизированные зеркала «Solar Beacon», разработанные в Калифорнийском университете в Беркли, были установлены на башнях-близнецах моста Золотые Ворота у входа в залив Сан-Франциско , и был создан веб-сайт [43] , на котором публика могла запланировать время, когда зеркала будут подавать сигналы солнечными вспышками, введя время, широту, долготу и высоту. [44] Позднее солнечные маяки были перемещены в башню Сазер в кампусе Калифорнийского университета в Беркли. [45] [46] К июню 2012 года публика могла указать «пользовательский показ» из 32 периодов «включения» или «выключения» по 4 секунды каждый, что позволяло передавать несколько символов азбуки Морзе. [47] Разработчик описал Solar Beacon как «гелиостат», а не «гелиограф». [44]

Первый гелиограф с цифровым управлением был спроектирован и построен в 2015 году. [48] [49] Он стал полуфиналистом конкурса Broadcom MASTERS. [50]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Буше, Оливье (2013). Беспроводная оптическая связь. John Wiley & Sons. ISBN 9781118563274.
  2. ^ abcdefgh Вудс, Дэниел (2008). «Гелиограф и зеркала». В Стерлинг, Кристофер (ред.). Военные коммуникации: от древних времен до 21-го века . ABC-CLIO. стр. 208. ISBN 978-1851097326.
  3. ^ abcd Майор Дж. Д. Харрис WIRE AT WAR – Сигнальная связь в Южноафриканской войне 1899–1902 гг. Получено 1 июня 2008 г. Обсуждение использования гелиографа в англо-бурской войне.
  4. ^ ab Signal Training. Том III. Брошюра № 2. Гелиограф, 5 дюймов, Марк V. 1922. Лондон: Канцелярия Его Величества. 1922. С. 10–13.
  5. ^ abcdef WN Millar (1920), Канадская лесная служба. Методы связи, адаптированные к защите лесов Google Books. Получено 1 июня 2008 г. С. 160–181 посвящены гелиографу, с диаграммами британского, американского и годвиновского типов.
  6. ↑ Руководство по обучению армейской сигнализации 1886 г. Раздел III — Аппаратура и метод ее использования. Получено 1 июня 2008 г. Схемы и инструкции для британского военного гелиографа (обратите внимание на британскую геральдическую эмблему на обложке).
  7. ^ Киплинг, Редьярд Кодекс морали. Сайт Общества Киплинга. Получено 1 июня 2008 г.
  8. ^ Сигналы, Королевские. "Гелиограф". Справочник по сигнализации (1905) . Получено 15 апреля 2012 г.
  9. ^ Jacob, WS (ноябрь 1849 г.). «О затухании света в атмосфере». Труды Королевского общества Эдинбурга . 2 : 272–273 . Получено 19 мая 2019 г.
  10. ^ abcdef Ко, Льюис Телеграф: История изобретения Морзе и его предшественников в Соединенных Штатах. Google Книги. Получено 1 июня 2008 г.
  11. ^ Даннингтон, Г. Уолдо (2004). Карл Фридрих Гаусс: Титан науки. Нью-Йорк: Математическая ассоциация Америки. С. 122–127. ISBN 0-88385-547-X.
  12. ^ "Гелиотроп". Манчестерский Ирис . 1 (32): 255–256. 7 сентября 1822 года . Проверено 18 ноября 2012 г.
  13. ^ Хольцманн, Жерар (1995). Бьорн Персон (ред.). Ранняя история сетей передачи данных . IEEE Computer Society Press. стр. 10. ISBN 0818667826. Получено 18 ноября 2012 г.
  14. ^ Кингман, Джон (сентябрь 1919 г.). «Остров Капри: императорская резиденция и вероятная беспроводная станция Древнего Рима». The National Geographic Magazine . стр. 224. Получено 18 ноября 2012 г.
  15. ↑ Светоний (1796). Жизни первых двенадцати цезарей. GG и J. Robinson, Paternoster-Row. стр. 296.
  16. ^ Кренц, Питер (2010). Битва при Марафоне. Йельский университет. стр. 160. ISBN 978-0300120851.
  17. ^ Секунда, Николас (2002). Марафон 490 г. до н. э.: Первое персидское вторжение в Грецию. Osprey Publishing. стр. 73. ISBN 1841760005.
  18. ^ Геродот (1920). "6.115.1, 6.121.1, 6.123.1,6.124,2". Геродот, Истории, с английским переводом А. Д. Годли . Издательство Гарвардского университета.
  19. ^ Рейнольдс, П. К. Бейли (1929). «Сигнал щита в битве при Марафоне». Журнал эллинских исследований . 49 (часть I): 100–105. doi :10.2307/625005. JSTOR  625005. S2CID  161466426.
  20. ^ Ходж, А. Тревор (2001). «Размышления о щите в Марафоне». Ежегодник Британской школы в Афинах . 96 : 237–259. doi :10.1017/s0068245400005281. JSTOR  30073279. S2CID  128558448.
  21. ^ Дикон, Ричард (1978). Тихая война: история западной военно-морской разведки. Дэвид и Чарльз. стр. 21. ISBN 978-0715375570 . 
  22. ↑ Mance, Henry (10 февраля 1872 г.). «Гелиограф или солнечный телеграф». United Service Institution of India . 1 (5): 123–130. hdl :2027/mdp.39015035103855 . Получено 16 июня 2013 г.
  23. ↑ Гуд, Сэмюэл (14 июня 1875 г.). «Гелиограф Манса, или Солнечный телеграф». Журнал Королевского объединенного института обслуживания . XIX (LXXXIII): 534–548. дои : 10.1080/03071847509415772 . Проверено 21 июня 2011 г.
  24. ↑ Лак, Джордж (24 мая 1872 г.). «Армейская сигнализация, гелиограф». Объединенный институт службы Индии . 2 (7): 101–105. hdl :2027/mdp.39015035103855.
  25. ↑ Уинн, майор А.С. (15 марта 1880 г.). «Гелиография и армейская сигнализация в целом». Журнал Королевского объединенного института военной службы . XXIV (CV): 235–258. doi :10.1080/03071848009417153 . Получено 21 июня 2011 г.
  26. ^ RW Burns (2004) Communications: An International History of the Formative Years. Google Books. Получено 2 июня 2008 г. С. 192-196 обсуждают гелиограф.
  27. ^ Штайнбах, Роберт (1989). Жизнь Фрэнка и Элис Болдуин (1-е изд.). Остин: University of Texas Press. стр. 136. ISBN 0-292-74659-8.
  28. ↑ Рид, лейтенант Филипп (январь 1880 г.). «О гелиографах». The United Service . 2 : 91–108 . Получено 21 июня 2011 г.
  29. ^ "Тихоокеанский склон". Daily Alta California . 37 (12578): 5. 20 сентября 1884 г.
  30. ^ Ролак, Бруно. «Генерал Майлз отражает гелиограф в кампании Джеромино 1886 года». Форт-Уачука . Архивировано из оригинала 17 февраля 2013 года . Получено 19 августа 2018 года .
  31. ^ Грили, Адольфус (август 1899 г.). «Эволюция войск связи». Журнал Эйнсли . IV (1): 17. Получено 31 марта 2017 г.
  32. ^ ab Улучшенный метод в искусстве сигнализации для военных и научных целей, The American Helio-Telegraph and Signal Light Company, 1887 , получено 1 июня 2008 г..
  33. ↑ Ежегодный отчет начальника связи армии военному министру, 1889, стр. 43–47 , получено 3 июня 2008 г..
  34. ↑ Отчет начальника связи. USGPO 1893. С. 671.
  35. ^ Литтауэр, Владимир (май 2007). Русский гусар . Long Riders' Guild Press. стр. 123. ISBN 978-1-59048-256-8.
  36. ^ Эверетт-Хит, Том (2003), Центральная Азия: аспекты перехода, Psychology Press, стр. 20, ISBN 9780700709564, получено 3 июня 2008 г..
  37. ^ Тернан, А.-Л. (1884). Les télégraphes (2-е изд.). Хашетт. стр. 35–65.
  38. ^ Шарль-Ла Возель, Анри (1912). Инструкция Pratique Sur L'Installation des Communications Optiques dans le Service De la Telegraphie Militaire: Premiere Party, Communications Optiques de Campagne . стр. 30–32, 42–43.
  39. ^ БУШЕТАЛЬ, JL (1916). «LA TÉLÉLÉGRAPHIE OPTIQUE AUX ARMÉES». La Science et la Vie (28): 337–342.
  40. ^ "Османские солдаты устанавливают сигнальный аппарат, 1917". Flickr . Архивы Османской империи . Получено 7 сентября 2015 г.
  41. ^ «Гелиограф на Маврикии». Инженерное дело . 34 : 363. 13 октября 1882 г.
  42. ^ Pursglove, S. David (1961). «Древний гелиограф становится современным для космической эры». Наука и механика : 70. Архивировано из оригинала 25 мая 2011 г.
  43. ^ "Solar Beacon". Архивировано из оригинала 30 мая 2012 года . Получено 30 мая 2012 года .
  44. ^ ab Boxall, Bettina. «Мост Золотые Ворота готовится к празднованию 75-летия». LA Now . Los Angeles Times.
  45. ^ Туан, Лидия (10 сентября 2013 г.). «Солнечный маяк на вершине Кампанилы позволяет безопасно наблюдать за солнечным светом». The Daily Californian .
  46. ^ "Solar Beacon" . Получено 7 сентября 2015 г. .
  47. ^ Валлерга, Джон. "Custom Show Setting". Solar Beacon . Получено 28 июня 2012 г.
  48. ^ "Проект научной ярмарки первокурсников IPA". Island Pacific Academy . 3 сентября 2015 г. Получено 6 сентября 2015 г.
  49. ^ Уэлч, Натали. "Цифровой гелиограф" . Получено 6 сентября 2015 г.
  50. ^ "2015 Broadcom MASTERS Semifinalists" . Получено 5 сентября 2015 г. .

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Гелиографы» .