Оптический телеграф — это линия станций, как правило, башен, для передачи текстовой информации посредством визуальных сигналов (форма оптической связи ). Существует два основных типа таких систем: семафорный телеграф , который использует поворотные индикаторные рычаги и передает информацию в соответствии с направлением, на которое указывают индикаторы, и затворный телеграф , который использует панели, которые можно вращать, чтобы блокировать или пропускать свет с неба позади для передачи информации.
Наиболее широко используемой системой был телеграф Шаппа , изобретенный во Франции в 1792 году Клодом Шаппом . Он был популярен в конце восемнадцатого — начале девятнадцатого веков. [1] [2] [3] Шапп использовал термин «télégraphe» для описания изобретенного им механизма — отсюда и произошло английское слово « telegraph ». [4] Линии релейных вышек с семафорной установкой наверху были построены в пределах прямой видимости друг от друга, на расстоянии 5–20 миль (8–32 км). Операторы на каждой вышке наблюдали за соседней башней через телескоп , и когда семафорные рычаги начинали двигаться, произнося сообщение, они передавали сообщение на следующую башню. Эта система была намного быстрее почтовых райдеров для передачи сообщения на большие расстояния, а также имела более низкие долгосрочные эксплуатационные расходы после постройки. Полвека спустя семафорные линии были заменены электрическим телеграфом , который был дешевле, быстрее и более конфиденциальным. Расстояние прямой видимости между ретрансляционными станциями ограничивалось географией и погодой и не позволяло оптическому телеграфу пересекать широкие водные пространства, если только для ретрансляционной станции не мог быть использован удобный остров. Современным производным от семафорной системы является флаговый семафор , сигнализация с помощью ручных флажков.
Слово семафор было придумано в 1801 году французским изобретателем самой семафорной линии Клодом Шаппом . [5] Он составил его из греческих элементов σῆμα (sêma, «знак»); и от φορός (phorós, «несущий»), [6] или φορά (phorá, «несущий») от φέρειν (phérein, «нести»). [7] Шапп также придумал слово тахиграф , что означает «быстрый писатель». [8] Однако французская армия предпочитала называть семафорную систему Шаппа телеграфом , что означает «дальний писатель», что было придумано французским государственным деятелем Андре Франсуа Мио де Мелито . [9] [10] [4]
Слово «семафорный» впервые было напечатано на английском языке в 1808 году: «Недавно построенные семафорные телеграфы (...) были взорваны» в новостном репортаже в The Naval Chronicle . [11] Первое использование слова «семафор» в английском языке было в 1816 году: «Усовершенствованный семафор был возведен на вершине Адмиралтейства », [12] [13] имея в виду установку более простого телеграфа, изобретенного сэром Хоумом Попхэмом . [ необходима цитата ] Семафорные телеграфы также называют «телеграфами Шаппа» или «наполеоновскими семафорами». [14] [15]
Оптическая телеграфия берет свое начало в глубокой древности в форме гидравлических телеграфов , факелов (которые использовались древними культурами с момента открытия огня) и дымовых сигналов . Современные конструкции семафоров развивались несколькими путями, часто одновременно.
Возможно, самым ранним был британский полимат Роберт Гук , который дал яркий и всеобъемлющий обзор визуальной телеграфии Королевскому обществу в представлении 1684 года, в котором он изложил множество практических деталей. Система (которая была мотивирована военными проблемами после битвы за Вену в 1683 году) так и не была реализована на практике. [16] [17]
Один из первых экспериментов оптической сигнализации был проведен англо-ирландским землевладельцем и изобретателем сэром Ричардом Ловеллом Эджвортом в 1767 году. [18] Он поспорил со своим другом, игроком на скачках лордом Марчем , что сможет передать информацию об исходе скачек всего за один час. Используя сеть сигнальных секций, возведенных на возвышенности, сигнал можно было наблюдать от одной станции до другой с помощью телескопа . [ 19] Сам сигнал состоял из большого указателя, который можно было разместить в восьми возможных положениях с шагом в 45 градусов. Серия из двух таких сигналов давала в общей сложности 64 элемента кода, а третий сигнал увеличивал их количество до 512. Он вернулся к своей идее в 1795 году, услышав о системе Шаппа.
Пока Эджворт разрабатывал свой проект, Уильям Плейфер , шотландский политический экономист, путешествовавший по Европе в 1794 году, тайно получил проект и алфавит французской системы от беглого роялиста. Плейфер, имевший многочисленные связи с британскими чиновниками, предоставил модель системы герцогу Йоркскому, командующему британскими войсками, тогда базировавшимися во Фландрии, и, согласно Британской энциклопедии , «таким образом алфавит и план машины попали в Англию». [20] [21]
Заслуга в создании первого успешного оптического телеграфа принадлежит французскому инженеру Клоду Шаппу и его братьям в 1792 году, которым удалось покрыть Францию сетью из 556 станций общей протяженностью 4800 километров (3000 миль). Система Шаппа использовалась для военных и национальных коммуникаций до 1850-х годов.
В 1790–1795 годах, в разгар Французской революции , Франции требовалась быстрая и надежная система военных коммуникаций, чтобы помешать военным усилиям ее врагов. Франция была окружена войсками Британии, Нидерландов, Пруссии , Австрии и Испании, города Марсель и Лион были охвачены восстанием, а британский флот удерживал Тулон . Единственным преимуществом Франции было отсутствие взаимодействия между союзными войсками из-за неадекватных линий связи.
В середине 1790 года братья Шапп приступили к разработке системы связи, которая позволила бы центральному правительству получать разведданные и передавать приказы в кратчайшие сроки. Шапп рассматривал множество возможных методов, включая аудио и дым. Он даже рассматривал возможность использования электричества, но не смог найти изоляцию для проводников, которая бы выдерживала доступные в то время источники электростатического тока высокого напряжения. [22] [23]
Шапп остановился на оптической системе, и первая публичная демонстрация состоялась 2 марта 1791 года между Брюлоном и Парсе , на расстоянии 16 километров (9,9 миль). Система состояла из модифицированных маятниковых часов на каждом конце с циферблатами, отмеченными десятью цифрами. Стрелки часов почти наверняка двигались намного быстрее, чем у обычных часов. Стрелки обоих часов приводились в движение одновременно с помощью сигнала синхронизации. Дальнейшие сигналы указывали время, в которое следует считывать показания циферблата. Затем отправленные числа искались в кодовой книге . В своих предварительных экспериментах на более коротком расстоянии Шаппы били по кастрюле для синхронизации. В демонстрации они использовали черно-белые панели, наблюдаемые в телескоп. Сообщение для отправки было выбрано городскими чиновниками в Брюлоне и отправлено Рене Шаппом Клоду Шаппу в Парсе, который не имел никаких предварительных знаний о сообщении. В сообщении говорилось: «si vous réussissez, vous serez bientôt couverts de gloire» (Если вы преуспеете, то вскоре будете купаться в славе). Только позже Шапп понял, что он может обойтись без часов, а сама система синхронизации может использоваться для передачи сообщений. [24]
В течение следующих двух лет Шаппы проводили эксперименты, и дважды их аппарат на площади Этуаль в Париже был разрушен толпой, которая думала, что они общаются с роялистскими силами. Их делу помогло избрание Игнаса Шаппа в Законодательное собрание . Летом 1792 года Клод был назначен инженером-телеграфистом и ему было поручено установить линию станций между Парижем и Лиллем , на расстоянии 230 километров (около 143 миль). Он использовался для передачи депеш о войне между Францией и Австрией. В 1794 году он принес известие о захвате французами Конде-сюр-л'Эско у австрийцев менее чем через час после того, как это произошло. [25] Первый символ сообщения в Лилль прошел через 15 станций всего за девять минут. Скорость линии менялась в зависимости от погоды, но линия до Лилля обычно передавала 36 символов, полное сообщение, примерно за 32 минуты. Другая линия из 50 станций была завершена в 1798 году, охватывая 488 км между Парижем и Страсбургом . [26] С 1803 года французы также использовали 3-лучевой семафор Депийон в прибрежных пунктах для предупреждения о британских вторжениях. [1]
Английский военный инженер Уильям Конгрив заметил, что в битве при Вервике в 1793 году французские командиры направляли свои силы, используя крылья известной местной ветряной мельницы в качестве импровизированной сигнальной станции. Два из четырех крыльев мельницы были сняты, чтобы напоминать руку нового телеграфа. [27] [28]
Братья Шапп экспериментально определили, что легче увидеть угол стержня, чем увидеть наличие или отсутствие панели. Их семафор состоял из двух черных подвижных деревянных рычагов, соединенных поперечиной; положения всех трех этих компонентов вместе указывали на букву алфавита. С противовесами (названными вилками ) на рычагах система Шаппа управлялась всего двумя ручками и была механически простой и достаточно надежной. Каждый из двух 2-метровых рычагов мог отображать семь положений, а 4,6-метровая поперечина, соединяющая два рычага, могла отображать четыре разных угла, что в общей сложности составляло 196 символов (7×7×4). Ночная работа с лампами на рычагах оказалась безуспешной. [29] Чтобы ускорить передачу и обеспечить некоторое подобие безопасности, была разработана кодовая книга для использования с линиями семафора. Корпорация Чаппса использовала код, который требовал по два символа из 92 основных символов, что давало 8464 закодированных слов и фраз.
Пересмотренная система Шаппа 1795 года предоставляла не только набор кодов, но и операционный протокол, призванный максимизировать пропускную способность линии . Символы передавались циклами из «2 шагов и 3 движений».
Таким образом, каждый символ мог распространяться по линии так быстро, как операторы могли успешно его скопировать, с подтверждением и управлением потоком, встроенными в протокол. Символ, отправленный из Парижа, достигал Лилля за 2 минуты через 22 станции и за 9 минут через 50 станций в Лионе. Скорость 2–3 символа в минуту была типичной, причем более высокий показатель был подвержен ошибкам. Это соответствует всего 0,4–0,6 слов в минуту , но с сообщениями, ограниченными теми, которые содержатся в кодовой книге, это можно было бы значительно увеличить. [30] [31] Дополнительным преимуществом является то, что если код хранится в секрете, содержание передаваемых сообщений может быть скрыто как от наблюдателей, так и от операторов системы, даже если они знают, что сообщение передается. Это оставалось важной особенностью зашифрованной связи, даже несмотря на то, что технология передачи данных развивалась. [32]
После первоначальной линии Шаппа (между Парижем и Лиллем) вскоре последовала линия Париж- Страсбург с 50 станциями (1798). Наполеон Бонапарт в полной мере использовал телеграф, получая быструю информацию о передвижениях противника. В 1801 году он поручил Абрахаму Шаппу построить сверхбольшую станцию для передачи через Ла-Манш в рамках подготовки к вторжению в Британию. Пара таких станций была построена на испытательной линии на сопоставимом расстоянии. Линия в Кале была продлена до Булони в ожидании, и станция новой конструкции некоторое время работала в Булони, но вторжение так и не произошло. В 1812 году Наполеон взялся за другой проект Абрахама Шаппа для мобильного телеграфа, который можно было бы брать с собой в поход. Он все еще использовался в 1853 году во время Крымской войны . [33]
Изобретение телеграфа сопровождалось энтузиазмом относительно его потенциала для поддержки прямой демократии . Например, основываясь на аргументе Руссо о том, что прямая демократия маловероятна в больших избирательных округах, французский интеллектуал Александр-Теофиль Вандермонд прокомментировал:
Что-то было сказано о телеграфе, что кажется мне совершенно правильным и дает верную меру его важности. Такого изобретения могло бы быть достаточно, чтобы сделать демократию возможной в ее самых больших масштабах. Многие уважаемые люди, среди которых был Жан-Жак Руссо, считали, что демократия невозможна в больших избирательных округах.… Изобретение телеграфа — это новшество, которого Руссо не ожидал. Он позволяет осуществлять дальнюю связь с той же скоростью и ясностью, что и разговор в гостиной. Это решение может само по себе снять возражения против больших [прямых] демократических республик. Это может быть сделано даже при отсутствии представительных конституций. [34]
Эксплуатационные расходы телеграфа в 1799/1800 году составили 434 000 франков (1,2 миллиона долларов в 2015 году в серебре [35] ). В декабре 1800 года Наполеон сократил бюджет телеграфной системы на 150 000 франков (400 000 долларов в 2015 году) [35], что привело к временному закрытию линии Париж-Лион. Шапп искал коммерческое использование системы для покрытия дефицита, включая использование промышленностью, финансовым сектором и газетами. Только одно предложение было немедленно одобрено — передача результатов государственной лотереи. Никакое негосударственное использование не было одобрено. Лотерея годами подвергалась злоупотреблениям со стороны мошенников, которые знали результаты, продавая билеты в провинциальных городах после объявления в Париже, но до того, как новости достигли этих городов. [36]
В 1819 году Норидж Дафф , молодой британский морской офицер, посещавший Клермон-ан-Аргонн , подошел к телеграфной станции и вступил в разговор с сигнальщиком. Вот его заметка о полученной от этого человека информации: [37]
Плата составляет двадцать пять су в день, и он [сигнальщик] обязан находиться там с рассвета до темноты, в настоящее время с половины четвертого до половины девятого; их всего двое, и за каждую минуту, когда сигнал остается без ответа, они платят пять су : это часть ветки, которая сообщается со Страсбургом, и сообщение из Парижа приходит туда через шесть минут, а сюда через четыре. [38]
— Норвич Дафф
Сеть была зарезервирована для правительственного использования, но ранний случай мошенничества с использованием проводов произошел в 1834 году, когда два банкира, Франсуа и Жозеф Блан, подкупили операторов на станции около Тура на линии между Парижем и Бордо , чтобы те передавали информацию о Парижской фондовой бирже сообщнику в Бордо. Трехдневное путешествие информации на расстояние в 300 миль давало мошенникам достаточно времени для игры на рынке. Сообщник в Париже знал, растет или падает рынок за несколько дней до того, как информация поступала в Бордо через газеты, после чего Бордо обязательно следовал за ней. Сообщение не могло быть вставлено в телеграф напрямую, потому что оно было бы обнаружено. Вместо этого в существующие сообщения вносились заранее подготовленные преднамеренные ошибки, которые были видны наблюдателю в Бордо. Тур был выбран, потому что это была станция отделения, где сообщения очищались от ошибок инспектором, который был посвящен в используемый секретный код и не был известен обычным операторам. Схема не работала, если ошибки были вставлены до Тура. Операторы узнавали, растет или падает рынок, по цвету посылок (белая или серая бумажная обертка), отправленных почтовой каретой , или, согласно другому анекдоту, если жена оператора Тура получала посылку с носками (внизу) или перчатками (вверху), таким образом избегая любых письменных доказательств правонарушения. [39] Схема действовала в течение двух лет, пока не была раскрыта в 1836 году. [40] [41]
Французская оптическая система использовалась в течение многих лет после того, как другие страны перешли на электрический телеграф . Отчасти это было связано с инерцией; Франция имела самую обширную оптическую систему и, следовательно, ее было труднее всего заменить. Но были также выдвинуты аргументы в пользу превосходства оптической системы. Одним из них было то, что оптическая система не так уязвима для диверсантов, как электрическая система с многими милями неохраняемых проводов. Сэмюэлю Морзе не удалось продать электрический телеграф французскому правительству. В конечном итоге преимущества электрического телеграфа в виде улучшенной конфиденциальности, а также всепогодной и ночной работы победили. [42] В 1846 году было принято решение заменить оптический телеграф электрическим телеграфом Фуа-Бреге после успешного испытания на линии Руана . Эта система имела дисплей, который имитировал внешний вид индикаторов телеграфа Шаппа, чтобы сделать ее знакомой для операторов телеграфа. Жюль Гийо выпустил страшное предупреждение о последствиях того, что он считал серьезной ошибкой. Потребовалось почти десятилетие, прежде чем оптический телеграф был полностью выведен из эксплуатации. Одним из последних сообщений, отправленных по французскому семафору, был отчет о падении Севастополя в 1855 году. [43]
Швеция была второй страной в мире, после Франции, которая ввела оптическую телеграфную сеть. [44] Ее сеть стала второй по протяженности после Франции. [45] Центральная станция сети находилась в церкви Катарины в Стокгольме . [46] Система была быстрее французской, отчасти из-за шведской панели управления [47] и отчасти из-за простоты транскрипции восьмеричного кода (французская система была записана в виде пиктограмм ). [48] Система использовалась в основном для сообщения о прибытии кораблей, но также была полезна в военное время для наблюдения за передвижениями и атаками противника. [49]
Последняя стационарная семафорная линия регулярного обслуживания находилась в Швеции , соединяя остров с материковой телеграфной линией. Она вышла из эксплуатации в 1880 году.
Вдохновленный новостями о телеграфе Шаппа, шведский изобретатель Авраам Никлас Эделькранц экспериментировал с оптическим телеграфом в Швеции. В 1794 году он построил трехстанционную экспериментальную линию, идущую от королевского замка в Стокгольме через Транеберг до территории замка Дроттнингхольм , на расстояние 12 километров (7,5 миль). Первая демонстрация состоялась 1 ноября, когда Эделькранц отправил стихотворение, посвященное королю Густаву IV Адольфу , в день его четырнадцатилетия. 7 ноября король пригласил Эделькранца в свой Совет советников с целью построить телеграф по всей Швеции, Дании и Финляндии. [50]
После некоторых первоначальных экспериментов с индикаторными рычагами в стиле Шаппа Эделькранц остановился на конструкции с десятью железными заслонками. Девять из них представляли собой 3-значное восьмеричное число, а десятая, будучи закрытой, означала, что кодовому номеру должна предшествовать буква «A». Это давало 1024 кодовых точек, которые декодировались в буквы, слова или фразы с помощью кодовой книги. [51] Телеграф имел сложную панель управления, которая позволяла подготавливать следующий символ, ожидая повторения предыдущего символа на следующей станции по линии. Панель управления была соединена струнами со заслонками. Когда все было готово к передаче, все заслонки устанавливались одновременно нажатием ножной педали. [47]
Ставни были окрашены в матово-черный цвет, чтобы избежать отражения солнечного света, а рама и рычаги, поддерживающие ставни, были окрашены в белый или красный цвет для лучшего контраста. [52] Около 1809 года Эделькранц представил обновленный дизайн. Рама вокруг ставней была удалена, оставив более простую, более заметную структуру, состоящую только из рычагов с индикаторными панелями на их концах. Затвор «A» был уменьшен до того же размера, что и другие ставни, и смещен в одну сторону, чтобы указать, на какой стороне находится самая значимая цифра (читается ли кодовая точка слева направо или справа налево, отличается для двух соседних станций в зависимости от того, на какой стороне они находятся). [49] Ранее это указывалось с помощью стационарного индикатора, закрепленного сбоку рамы, но без рамки это было уже невозможно. [53]
Расстояние, на которое могла передавать станция, зависело от размера ставней и мощности телескопа, используемого для их наблюдения. Наименьший объект, видимый человеческому глазу, — это тот, который охватывает угол в 40 секунд дуги , но Эделькранц использовал цифру в 4 минуты дуги, чтобы учесть атмосферные возмущения и несовершенства телескопа. На этой основе и с 32-кратным телескопом Эделькранц указал размеры ставней в диапазоне от 9 дюймов ( 22 см ) для расстояния в половину шведской мили ( 5,3 км ) до 54 дюймов ( 134 см ) для 3 шведских миль ( 32 км ). [54] Эти цифры были для оригинальной конструкции с квадратными ставнями. Открытая конструкция 1809 года имела длинные продолговатые ставни, которые, по мнению Эделькранца, были более заметными. [55] Расстояния, намного большие, чем эти, потребовали бы непрактично высоких башен для преодоления кривизны Земли, а также больших ставней. Эделькранц поддерживал расстояние между станциями менее 2 шведских миль ( 21 км ), за исключением случаев, когда большие водоемы делали это неизбежным. [56]
Шведский телеграф мог использоваться ночью с лампами. На небольших станциях лампы размещались за ставнями, так что они становились видны, когда ставни открывались. Для более крупных станций это было непрактично. Вместо этого под дневными ставнями устанавливалась отдельная жестяная матрица со стеклянными окнами. Лампы внутри жестяной коробки можно было открыть, потянув за веревки таким же образом, как управлялись дневные ставни. Окна с обеих сторон коробки позволяли видеть лампы как с соседних станций выше, так и ниже по течению. Кодовые точки, используемые ночью, были дополнениями кодовых точек, используемых днем. Это делало схему ламп в открытых ставнях ночью такой же, как схему закрытых ставней днем. [57]
Первая действующая линия, Стокгольм- Ваксхольм , была введена в эксплуатацию в январе 1795 года. К 1797 году также существовали линии из Стокгольма в Фредриксборг и Грисслехамн через Сигнильсшер в Экерё на Аландских островах . Короткая линия около Гетеборга в Марстранд на западном побережье была установлена в 1799 году. Во время войны Второй коалиции Великобритания пыталась установить блокаду Франции. Обеспокоенная последствиями для своей собственной торговли, Швеция присоединилась ко Второй лиге вооруженного нейтралитета в 1800 году. Ожидалось, что Великобритания ответит нападением на одну из стран Северной Европы в лиге. Чтобы защититься от такого нападения, король приказал построить телеграфную линию, соединяющую системы Швеции и Дании. Это была первая международная телеграфная связь в мире. Эделькранц проложил эту линию между Хельсингборгом в Швеции и Хельсингёром в Дании через Эресунн , узкий пролив, разделяющий две страны. Новая линия вдоль побережья от Куллаберга до Мальмё , включающая линию Хельсингборга, была запланирована для поддержки и обеспечения сигнальных пунктов шведскому флоту. Нападение Нельсона на датский флот в Копенгагене в 1801 году было передано по этой линии, но после того, как Швеция не смогла прийти на помощь Дании, она больше не использовалась, и была построена только одна станция на вспомогательной линии. [58]
В 1808 году был создан Королевский телеграфный институт, и Эделькранц был назначен его директором. [59] Телеграфный институт был передан под юрисдикцию военных, первоначально как часть Королевского инженерного корпуса . [60] Был введен новый код, заменивший кодовую книгу 1796 года с 5120 возможными кодовыми точками и множеством новых сообщений. Новые коды включали наказания для провинившихся операторов. Они включали приказ оператору встать на одну из телеграфных стрелок (код 001-721) и сообщение с просьбой к соседней станции подтвердить, что они могут видеть, как он это делает (код 001-723). [61] К 1809 году сеть насчитывала 50 станций протяженностью более 200 км линий, на которых работало 172 человека. [49] Для сравнения, французская система в 1823 году имела 650 км линий и работала более трех тысяч человек. [44]
В 1808 году началась Финская война , когда Россия захватила Финляндию, тогда часть Швеции. Аландские острова подверглись нападению со стороны России, и телеграфные станции были разрушены. Русские были изгнаны в результате восстания, но снова атакованы в 1809 году. Станция в Сигнильсшере оказалась в тылу врага, но продолжала сигнализировать о местоположении русских войск отступающим шведам. После того, как Швеция уступила Финляндию по Фридрихсгамскому договору , телеграфные станции на восточном побережье были сочтены излишними и отправлены на хранение. В 1810 году планы по строительству линии на южном побережье были возобновлены, но в 1811 году были отменены из-за финансовых соображений. Также в 1811 году была предложена новая линия из Стокгольма через Архольм к маяку Сёдерарм , но также так и не была реализована. [62] Некоторое время телеграфная сеть в Швеции практически не существовала, к 1810 году работало всего четыре телеграфиста . [63]
Должность инспектора телеграфа была создана еще в 1811 году, но телеграф в Швеции оставался бездействующим до 1827 года, когда были выдвинуты новые предложения. В 1834 году Телеграфное учреждение было переведено в Топографический корпус. Глава корпуса Карл Фредрик Акрелл провел сравнение шведского ставнякового телеграфа с более поздними системами из других стран. Особый интерес представляла семафорная система Чарльза Пэсли в Англии, которая проходила испытания в Карлскруне. Испытания проводились между Карлскруной и Дроттнингшером , а в 1835 году — ночные испытания между Стокгольмом и Фредриксборгом. Акрелл пришел к выводу, что ставняковый телеграф быстрее и проще в использовании, и был снова принят для стационарных станций. Однако семафор Пэсли был дешевле и проще в изготовлении, поэтому был принят для мобильных станций. К 1836 году шведская телеграфная сеть была полностью восстановлена. [60]
Сеть продолжала расширяться. В 1837 году линия до Ваксхольма была продлена до Фурусунда. В 1838 году линия Стокгольм- Даларё - Сандхамн была продлена до Ландсорта . Последнее дополнение было сделано в 1854 году, когда линия Фурусунд была продлена до Архольма и Сёдерарма . [60] Переход на электрическую телеграфию был медленнее и сложнее, чем в других странах. Многочисленные участки открытого океана, которые нужно было пересечь на шведских архипелагах, были серьезным препятствием. Акрелл также выразил схожие опасения с опасениями во Франции относительно потенциального саботажа и вандализма в отношении электрических линий. Акрелл впервые предложил экспериментальную линию электрического телеграфа в 1852 году. В течение многих лет сеть состояла из смеси оптических и электрических линий. Последние оптические станции не выводились из эксплуатации до 1881 года, последней из действующих в Европе. В некоторых местах гелиограф заменил оптический телеграф, а не электрический. [64] }
В Ирландии Ричард Лавелл Эджворт вернулся к своей более ранней работе в 1794 году и предложил телеграф, чтобы предупредить об ожидаемом французском вторжении; однако предложение не было реализовано. Лорд Джордж Мюррей , вдохновленный сообщениями о семафоре Шаппа, предложил систему визуальной телеграфии Британскому Адмиралтейству в 1795 году. [3] Он использовал прямоугольные каркасные башни с шестью восьмиугольными ставнями высотой пять футов на горизонтальных осях, которые переключались между горизонтальным и вертикальным положениями для подачи сигнала. [65] Преподобный мистер Гэмбл также предложил две различные пятиэлементные системы в 1795 году: одну с пятью ставнями и одну с пятью десятифутовыми шестами. [3] Британское Адмиралтейство приняло систему Мюррея в сентябре 1795 года, и первой системой стала цепочка из 15 пунктов от Лондона до Дила . [66] Сообщения передавались из Лондона в Дил примерно за шестьдесят секунд, и к 1808 году использовалось шестьдесят пять пунктов. [66]
Цепи ставневых телеграфных станций Мюррея были построены вдоль следующих маршрутов: Лондон — Дил и Ширнесс , Лондон — Грейт-Ярмут и Лондон — Портсмут и Плимут . [67] Линия до Плимута была завершена только 4 июля 1806 года, и поэтому не могла использоваться для передачи новостей о Трафальгаре. [68] Ставневые станции представляли собой временные деревянные хижины, и по завершении Наполеоновских войн они больше не были нужны и были закрыты Адмиралтейством в марте 1816 года. [69]
После Трафальгарской битвы новости были переданы в Лондон фрегатом в Фалмут, откуда капитан доставил депеши в Лондон на карете по так называемому Трафальгарскому пути ; поездка заняла 38 часов. Эта задержка побудила Адмиралтейство провести дальнейшее расследование.
Была начата работа по поиску замены телеграфной системы, и из множества предложенных идей и устройств Адмиралтейство выбрало более простую систему семафоров, изобретенную сэром Хоумом Попхэмом . [2] [3] Семафор Попхэма представлял собой один фиксированный вертикальный 30-футовый шест с двумя подвижными 8-футовыми рычагами, прикрепленными к шесту горизонтальными шарнирами на концах, один рычаг наверху шеста, а другой — в середине шеста. [1] [2] Сигналы семафора Попхэма оказались гораздо более заметными, чем сигналы ставневого телеграфа Мюррея. [1] Двухрычажный семафор Попхэма был смоделирован по образцу трехрычажного французского семафора Депийона. [1] Экспериментальная семафорная линия между Адмиралтейством и Чатемом была установлена в июле 1816 года, и ее успех помог подтвердить выбор. [69]
Впоследствии Адмиралтейство решило установить постоянную связь с Портсмутом и построило цепь семафорных станций. Работа началась в декабре 1820 года [69] , когда оборудование Попхэма было заменено другой двухплечевой системой, изобретенной Чарльзом Пэсли . Каждое плечо системы Пэсли могло занимать одну из восьми позиций, и, таким образом, имело больше кодовых точек, чем у Попхэма. [70] В хороших условиях сообщения отправлялись из Лондона в Портсмут менее чем за восемь минут. [71] Линия функционировала с 1822 по 1847 год, пока железная дорога и электрический телеграф не стали лучшим средством связи. Семафорная линия не использовала те же места, что и цепь ставней, но следовала почти по тому же маршруту с 15 станциями: Адмиралтейство (Лондон), Королевский госпиталь Челси , Патни-Хит , Кумб-Уоррен , Куперс-Хилл , Чатли -Хит, Пьюли-Хилл , Банникл-Хилл , Хаст -Хилл ( Хэслмир ), Холдер-Хилл (Мидхерст) , Бикон-Хилл , Комптон-Даун , Кэмп-Даун , Лампс-Форт (Саутси) и Портсмутская верфь . Семафорная башня в Чатли-Хит , которая заменила станцию Нетли-Хит телеграфа-ставня, в настоящее время реставрируется Landmark Trust в качестве места для отдыха с самообслуживанием. [72] В определенные дни, когда реставрация будет завершена, будет открыт доступ для публики. [73]
Совет порта Ливерпуль получил Частный акт парламента на строительство цепи оптических семафорных станций Попхэма от Ливерпуля до Холихеда в 1825 году. [74] Система была спроектирована и частично принадлежала Барнарду Л. Уотсону, офицеру запаса морской пехоты, и вступила в эксплуатацию в 1827 году. Линия, возможно, является единственным примером оптического телеграфа, построенного полностью для коммерческих целей. Она использовалась для того, чтобы наблюдатели в Холихеде могли сообщать о прибывающих кораблях в порт Ливерпуль , и торговля могла начаться с грузом, перевозимым до того, как судно пришвартовалось. Линия оставалась в эксплуатации до 1860 года, когда железнодорожная линия и связанный с ней электрический телеграф сделали ее ненужной. [75] [76] : 181–183 Многие из выступов, на которых были построены башни (« телеграфные холмы »), известны как Телеграфный холм и по сей день.
В Ирландии Р. Л. Эджворт должен был разработать оптический телеграф на основе треугольного указателя, высотой до 16 футов. После нескольких лет продвижения своей системы он должен был получить одобрение адмиралтейства и заняться ее строительством в 1803–1804 годах. Завершенная система проходила от Дублина до Голуэя и должна была действовать как система быстрого оповещения в случае французского вторжения на западное побережье Ирландии. Несмотря на ее успешное функционирование, отступающая угроза французского вторжения привела к тому, что система была расформирована в 1804 году. [77]
В Канаде принц Эдуард, герцог Кентский, основал первую семафорную линию в Северной Америке. Вступив в эксплуатацию к 1800 году, она проходила между городом Галифакс и городом Аннаполис в Новой Шотландии , а также через залив Фанди в Сент-Джон и Фредериктон в Нью-Брансуике . Помимо предоставления информации о приближающихся кораблях, герцог использовал систему для передачи военных команд, особенно тех, которые касались дисциплины войск. Герцог предполагал, что линия будет достигать британского гарнизона в Квебек-Сити , но многочисленные холмы и прибрежный туман означали, что башни должны были быть размещены относительно близко друг к другу, чтобы обеспечить видимость. Труд, необходимый для строительства и постоянного укомплектования стольких станций, обременял и без того растянутую и тонкую британскую армию, и есть сомнения, что линия Нью-Брансуика когда-либо функционировала. За исключением вышек вокруг гавани Галифакса, система была заброшена вскоре после отъезда герцога в августе 1800 года. [78] [79]
Британские военные власти начали рассматривать возможность установки семафорной линии на Мальте в начале 1840-х годов. Первоначально планировалось, что семафорные станции будут установлены на колокольнях и куполах церквей острова, но религиозные власти отклонили это предложение. В связи с этим в 1848 году были построены новые семафорные башни в Гаргуре и Гашаке на главном острове, а еще одна была построена в Та'Кенуна на Гозо. Дополнительные станции были установлены во Дворце губернатора , Дворце Сельмун и маяке Джордан . Каждая станция была укомплектована королевскими инженерами . [80]
В Индии семафорные башни появились в 1810 году. Ряд башен был построен между Форт-Уильямом , Калькуттой , и Фортом Чунар около Варанаси . Башни на равнинах были высотой 75–80 футов (23–24 м), а на холмах — 40–50 футов (12–15 м), и были построены с интервалом около 13 км (8,1 мили). [81]
На юге Земли Ван Димена ( Тасмания ) система сигнализации для оповещения о прибытии кораблей была предложена губернатором Лакланом Маккуори во время его первого визита в 1811 году [82]. Первоначально простая система флагов в 1818 году между горой Нельсон и Хобартом , к 1829 году она превратилась в систему с двумя вращающимися рычагами; система была довольно грубой, и рычаги было трудно использовать. В 1833 году Чарльз О'Хара Бут принял командование исправительным поселением Порт-Артур , как «энтузиаст в искусстве сигнализации» [83] он увидел ценность лучшей связи со штаб-квартирой в Хобарте. Во время его командования система семафоров была расширена и включила 19 станций на различных горах и островах между Порт-Артуром и Хобартом. До 1837 года использовались три семафора с одним вращающимся рычагом. Впоследствии сеть была модернизирована для использования сигнальных столбов с шестью рычагами — парой сверху, средним и нижним. Это позволило семафору посылать 999 кодов сигналов. Капитан Джордж Кинг из портового управления и Бут вместе внесли вклад в кодовую книгу для системы. [84] Кинг составил коды, связанные с судоходством, а Бут добавил правительственные, военные и исправительные вопросы. В 1877 году Порт-Артур был закрыт, и семафор использовался только для судоходных сигналов, его окончательно заменили простым флагштоком после введения телефона в 1880 году.
На севере штата существовало требование сообщать о прибытии судов, когда они входили в устье реки Тамар, примерно в 55 километрах от главного порта в то время в Лонсестоне . Семафорная система долины Тамар была основана на проекте Питера Арчера Малгрейва. [85] В этой конструкции использовались два рычага, один с поперечиной на конце. Рычаги вращались с помощью веревок, а позднее цепей. Положения зарешеченных рычагов указывали цифры от 1 до 6 по часовой стрелке, начиная с нижнего левого угла, а незарешеченные рычаги — 7,8,9, СТОП и ПОВТОР.
Сообщение отправлялось путем последовательной отправки чисел для составления кода. Как и в других системах, код расшифровывался с помощью кодовой книги. 1 октября 1835 года в Launceston Advertiser было объявлено: «... что сигнальные станции теперь готовы от Лонсестона до Джорджтауна, и сообщение может быть установлено, а также получено от Виндмилл-Хилл до Джорджтауна, за несколько минут, в ясный день». [86] Система состояла из шести станций — Launceston Port Office, Windmill Hill, Mt. Direction, Mt.George, George Town Port Office, Low Head Lighthouse. Семафорный телеграф в долине Тамар проработал двадцать два с половиной года, закрывшись 31 марта 1858 года после введения электрического телеграфа. [87]
В 1990-х годах был сформирован Комитет сигнальной станции долины Тамар для восстановления системы. Работы проводились в течение нескольких лет, и семафорный телеграф был объявлен завершенным еще раз в воскресенье 30 сентября 2001 года. [88]
В Испании инженер Агустин де Бетанкур разработал собственную систему, которая была принята этим государством; в 1798 году он получил королевское назначение, [89] и первый участок линии, соединяющий Мадрид и Аранхуэс, был введен в эксплуатацию в августе 1800 года. [90] Испания была охвачена обширной сетью семафорного телеграфа в 1840-х и 1850-х годах. [91] Три основные семафорные линии исходили из Мадрида . [91] [92] Первая шла на север до Ируна на атлантическом побережье у французской границы. Вторая шла на восток до Средиземного моря, затем на север вдоль побережья через Барселону до французской границы. Третья шла на юг до Кадиса на атлантическом побережье. Эти линии обслуживали многие другие испанские города, в том числе: Аранхуэс , Бадахос , Бургос , Кастельон , Сьюдад-Реаль , Кордова , Куэнка , Жерона , Памплона , Сан-Себастьян , Севилья , Таранкон , Тарагона , Толедо , Вальядолид , Валенсия , Витория и Сарагоса . [92]
Суровый рельеф Пиренейского полуострова, который облегчил проектирование семафорных линий, передающих информацию с вершины холма на вершину холма, затруднил реализацию линий проводного телеграфа, когда эта технология была введена в середине 19 века. Линия Мадрид-Кадис была первой, которая была демонтирована в 1855 году, но другие сегменты оптической системы продолжали функционировать до конца Карлистских войн в 1876 году. [93]
В Португалии британские войска, сражавшиеся с Наполеоном в Португалии, вскоре обнаружили, что португальская армия уже имела очень эффективную наземную систему семафоров, работавшую с 1808 года, что давало герцогу Веллингтону решающее преимущество в разведке. Инновационные португальские телеграфы, разработанные Франсиско Антониу Сиерой , математиком, были трех типов: с тремя затворами, тремя шарами и одной стрелкой/подвижной стрелкой. [94] Он также написал кодовую книгу «Táboas Telegráphicas», то же самое для трех типов телеграфов. С начала 1810 года сеть управлялась «Corpo Telegráfico», первым португальским военным сигнальным корпусом. [95]
После того, как он доказал свою успешность во Франции, оптический телеграф начали копировать во многих других странах, особенно после того, как его использовал Наполеон для координации своей империи и армии. В большинстве этих стран почтовые власти управляли семафорными линиями. Многие национальные службы приняли системы сигнализации, отличные от системы Шаппа. Например, Великобритания и Швеция приняли системы панелей со ставнями (вопреки утверждению братьев Шаппа о том, что наклонные стержни более заметны). В некоторых случаях новые системы были приняты, потому что они считались улучшениями. Но многие страны следовали своим собственным, часто худшим, проектам из соображений национальной гордости или не желая копировать у соперников и врагов. [96]
В 1801 году датская почта установила семафорную линию через пролив Большой Бельт , Storebæltstelegrafen , между островами Фюн и Зеландия со станциями в Нюборге на Фюне, на небольшом острове Спрогё в середине пролива и в Корсёре на Зеландии. Она использовалась до 1865 года. [97]
В королевстве Пруссия Фридрих Вильгельм III приказал построить экспериментальную линию в 1819 году, но из-за сопротивления министра обороны Карла фон Хаке ничего не произошло до 1830 года, когда была построена короткая трехстанционная линия между Берлином и Потсдамом . Проект был основан на шведском телеграфе с количеством ставней, увеличенным до двенадцати. [98] Пострат Карл Пистор предложил вместо этого семафорную систему, основанную на проекте Уотсона в Англии. Действующая линия этого проекта, проходящая по маршруту Берлин- Магдебург - Дортмунд - Кёльн - Бонн - Кобленц, была завершена в 1833 году. На линии работало около 200 человек, что сопоставимо со Швецией, но сеть так и не была разработана, и больше не было построено официальных линий. Линия была выведена из эксплуатации в 1849 году в пользу электрической линии. [99]
Хотя больше не было официальных линий, спонсируемых правительством, существовало частное предпринимательство. Иоганн Людвиг Шмидт открыл коммерческую линию из Гамбурга в Куксхафен в 1837 году. В 1847 году Шмидт открыл вторую линию из Бремена в Бремерхафен . Эти линии использовались для сообщения о прибытии коммерческих судов. Позднее эти две линии были связаны с тремя дополнительными станциями, чтобы создать, возможно, единственную частную телеграфную сеть в эпоху оптического телеграфа. [100] Инспектором телеграфа этой сети был Фридрих Клеменс Герке , который позже перешел на электрическую телеграфную линию Гамбург-Куксхафен и разработал то, что стало международной азбукой Морзе . [101] Гамбургская линия вышла из эксплуатации в 1850 году, а Бременская — в 1852 году. [102]
В России царь Николай I открыл линию между Москвой и Варшавой длиной 1200 километров (750 миль) в 1833 году; для этого требовалось 220 станций с 1320 операторами. Было отмечено, что станции не используются и приходят в упадок в 1859 году, поэтому линия , вероятно, была заброшена задолго до этого. [48]
В Соединенных Штатах первый оптический телеграф был построен Джонатаном Гроутом в 1804 году, но прекратил работу в 1807 году. Эта 104-километровая (65-мильная) линия между Мартас-Винъярдом и Бостоном передавала новости о судоходстве. Оптическая телеграфная система, связывающая Филадельфию и устье залива Делавэр, была введена в эксплуатацию к 1809 году и имела схожее назначение; вторая линия до Нью-Йорка была введена в эксплуатацию к 1834 году, когда ее конечная остановка в Филадельфии была перенесена в башню Торговой биржи . Один из главных холмов в Сан-Франциско , Калифорния, также называется « Телеграфный холм », в честь семафорного телеграфа, который был установлен там в 1849 году для подачи сигналов о прибытии кораблей в залив Сан-Франциско .
Оптические телеграфы, установленные на рубеже 18/19 веков, были первыми примерами сетей передачи данных. [103] Шапп и Эделькранц независимо друг от друга изобрели множество функций, которые сейчас являются обычным явлением в современных сетях, но тогда были революционными и необходимыми для бесперебойной работы систем. Эти функции включали управляющие символы , маршрутизацию , контроль ошибок , управление потоком , приоритет сообщений и управление скоростью передачи символов . Эделькранц документировал значение и использование всех своих управляющих кодов с самого начала в 1794 году. Подробности ранней системы Шаппа точно не известны; первые сохранившиеся инструкции по эксплуатации датируются 1809 годом, а французская система не так полно объяснена, как шведская. [104]
Некоторые из функций этих систем считаются передовыми в современной практике и были недавно переосмыслены. Примером этого является кодовая точка контроля ошибок 707 в коде Эделькранца. Она использовалась для запроса повторения указанного недавнего символа. За 707 следовали два символа, идентифицирующие строку и столбец на текущей странице журнала, которые требовалось повторить. Это пример выборочного повтора , и он более эффективен, чем простая стратегия возврата n , используемая во многих современных сетях. [105] Это было более позднее дополнение; и Эделькранц (кодовая точка 272), и Шапп (кодовая точка 2H6) [примечание 1] изначально использовали только простое «стирание последнего символа» для контроля ошибок, взятое непосредственно из предложения Гука 1684 года. [106]
Маршрутизация во французской системе была почти постоянно фиксированной; только Париж и станция на дальнем конце линии могли инициировать сообщение. Ранняя шведская система была более гибкой, имея возможность устанавливать соединения сообщений между произвольными станциями. Подобно современным сетям, запрос на инициализацию содержал идентификацию запрашивающей и целевой станции. Запрос подтверждался целевой станцией путем отправки дополнения полученного кода. Этот протокол уникален и не имеет современного эквивалента. [105] Эта возможность была удалена из кодовой книги в редакции 1808 года. После этого только Стокгольм обычно инициировал сообщения с другими станциями, ожидающими опроса . [ 105]
Прусская система требовала, чтобы станция Кобленца (в конце линии) отправляла сообщение «нет новостей» (или настоящее сообщение, если оно ожидалось) обратно в Берлин каждый час. Промежуточные станции могли передавать сообщения, только заменяя сообщение «нет новостей» своим трафиком. По прибытии в Берлин сообщение «нет новостей» возвращалось в Кобленц с той же процедурой. Это можно считать ранним примером системы передачи жетонов . Такая схема требовала точной синхронизации часов на всех станциях. Для этой цели из Берлина каждые три дня отправлялся сигнал синхронизации. [107]
Другая функция, которая считается передовой в современной электронной системе, — это динамическое изменение скоростей передачи. У Эделькранца были кодовые точки для более быстрого (770) и более медленного (077). У Шаппа также была эта функция. [108]
К середине XIX века оптический телеграф был достаточно известен, чтобы упоминаться в популярных произведениях без особых пояснений. Телеграф Шаппа появлялся в современной художественной литературе и комиксах. В комиксе «Мистер Карандаш» (1831) Родольфа Тёпффера собака, упавшая на руку телеграфа Шаппа, и ее хозяин, пытающийся помочь ее снять, провоцируют международный кризис, непреднамеренно передавая тревожные сообщения. В «Люсьене Лёвене» (1834) Стендаль изображает борьбу за власть между Люсьеном Лёвеном и префектом г-ном де Серанвилем с директором телеграфа г-ном Ламортом. В главе 60 («Телеграф») романа Александра Дюма « Граф Монте-Кристо» (1844) главный герой с увлечением описывает движущиеся руки семафорной линии: «Иногда я видел, как в конце дороги, на холме, при ярком свете солнца поднимались эти черные складные руки, похожие на ноги огромного жука». [109] Позже он подкупает оператора семафора, чтобы тот передал ложное сообщение с целью манипулирования французским финансовым рынком. Дюма также подробно описывает функционирование телеграфной линии Шаппа. В романе Гектора Мало «Ромен Кальбри» (1869) одна из героинь, девушка по имени Дилетт, описывает свой дом в Париже как «...рядом с церковью, возле которой находилась часовая башня. На вершине башни были две большие черные руки, которые весь день двигались туда-сюда. [Позже мне сказали], что это была церковь Сен-Эсташ , а эти большие черные руки были телеграфом». [110]
В XXI веке концепция оптического телеграфа в основном поддерживается в популярной культуре посредством художественной литературы, такой как роман «Павана» и «Щелчки» Терри Пратчетта в его романах о Плоском мире [111] , особенно в романе 2004 года «Опочтарение» . [112]
{{cite book}}: |website=проигнорировано ( помощь )