Heliógrafo

Un heliógrafo (del griego antiguo ἥλιος (hḗlios) ' sol', y γράφειν (gráphein) 'escribir') es un telégrafo solar Sistema que envía señales mediante destellos de luz solar (generalmente usando código Morse) reflejados por un espejo. Los destellos se producen girando momentáneamente el espejo o interrumpiendo el haz con una persiana. El heliógrafo fue un instrumento sencillo pero eficaz para la comunicación óptica instantánea a largas distancias durante finales del siglo XIX y principios del XX. Sus principales usos fueron trabajos militares, de prospección y protección forestal. Los heliógrafos fueron estándar en los ejércitos británico y australiano hasta la década de 1960, y fueron utilizados por el ejército paquistaní hasta 1975.

Descripción

Había muchos tipos de heliógrafos. La mayoría de los heliógrafos eran variantes de la versión Mance Mark V del ejército británico (Fig.1). Utilizó un espejo con una pequeña mancha sin plata en el centro. El remitente alineó el heliógrafo con el objetivo mirando el objetivo reflejado en el espejo y moviendo la cabeza hasta que el objetivo quedó oculto por el punto sin plata. Manteniendo la cabeza quieta, luego ajustaron la varilla de puntería de modo que sus cables transversales dividieran el objetivo en dos. Luego levantaron la veleta de observación, que cubría los cables transversales con un diagrama de una cruz, y alinearon el espejo con los tornillos tangentes y de elevación de modo que la pequeña sombra que era el reflejo del orificio del punto sin plata estuviera en el objetivo de la cruz. Esto indicó que el rayo de sol apuntaba al objetivo. Los destellos fueron producidos por un mecanismo de manipulación que inclinaba el espejo unos grados hacia arriba al presionar una palanca en la parte posterior del instrumento. Si el Sol estaba delante del emisor, sus rayos se reflejaban directamente desde este espejo hasta la estación receptora. Si el Sol estaba detrás del emisor, la mira se reemplazaba por un segundo espejo, para capturar la luz del sol del espejo principal y reflejarla hacia la estación receptora. El espejo heliográfico del Cuerpo de Señales de Estados Unidos no se inclinó. Este tipo producía destellos mediante un obturador montado en un segundo trípode (Fig. 4).

El heliógrafo tenía ciertas ventajas. Permitía comunicaciones de larga distancia sin una infraestructura fija, aunque también podía conectarse para formar una red fija que se extendiera por cientos de kilómetros, como en la red de fuerte a fuerte utilizada para la campaña de Jerónimo. Era muy portátil, no requería ninguna fuente de energía y era relativamente seguro ya que era invisible para quienes no estaban cerca del eje de operación, y el haz era muy estrecho y se extendía solo 50 pies por milla de alcance. Sin embargo, cualquier persona en el haz con el conocimiento correcto podría interceptar señales sin ser detectado. En la Guerra de los Bóers, donde ambos bandos utilizaron heliógrafos, a veces se utilizaban tubos para disminuir la dispersión del haz. Sin embargo, en otras circunstancias, un haz estrecho hacía difícil mantenerse alineado con un objetivo en movimiento, como cuando se comunicaba desde la costa con un barco en movimiento, por lo que los británicos crearon una lente de dispersión para ampliar el haz del heliógrafo desde su diámetro natural de 0,5 grados. a 15 grados.

El alcance de un heliógrafo depende de la opacidad del aire y del área colectora efectiva de los espejos. Los espejos de heliógrafo oscilaban entre 3,8 cm (1,5 pulgadas) y 30 cm (12 pulgadas) o más. Las estaciones situadas a mayor altitud se benefician de un aire más fino y claro y, en cualquier caso, son necesarias para grandes distancias para eliminar la curvatura de la Tierra. Una buena aproximación para alcances de 20 a 50 millas (32 a 80 km) es que el destello de un espejo circular es visible a simple vista a una distancia de 10 millas (16 km) por cada pulgada de diámetro del espejo, y más lejos con un telescopio. El récord mundial de distancia fue establecido por un destacamento de sargentos de señales estadounidenses mediante la interoperación de estaciones en Mount Ellen, Utah, y Mount Uncompahgre, Colorado, a 295 km (183 millas) de distancia el 17 de septiembre de 1894, con heliógrafos del Cuerpo de Señales transportando espejos de solo 8 pulgadas cuadradas.

Historia

El profesor alemán Carl Friedrich Gauss de la Universidad de Göttingen desarrolló y utilizó un predecesor del heliógrafo (el heliotropo) en 1821. Su dispositivo dirigió un haz controlado de luz solar a una estación distante para usarlo como marcador en estudios geodésicos. trabajo, y fue sugerido como medio de comunicaciones telegráficas. Este es el primer dispositivo heliográfico documentado de manera confiable, a pesar de muchas especulaciones sobre posibles incidentes antiguos de señalización de destellos solares y la existencia documentada de otras formas de telegrafía óptica antigua.

Por ejemplo, en 1919 un autor decidió "arriesgar la teoría" que las señales continentales que el emperador romano Tiberio observaba desde Capri eran destellos de espejos, pero admitió que "no hay referencias en escritos antiguos al uso de señales mediante espejos", y que los medios documentados de visualización visual de largo alcance en la antigüedad las telecomunicaciones se realizaban mediante fuegos de balizas y humo de balizas, no mediante espejos.

Del mismo modo, la historia de que se utilizó un escudo como heliógrafo en la Batalla de Maratón es un mito moderno que se originó en el siglo XIX. Heródoto nunca mencionó ningún destello. Lo que sí escribió Heródoto fue que alguien fue acusado de haber dispuesto "levantar un escudo como señal". En el siglo XX creció la sospecha de que la teoría del destello era inverosímil. La conclusión después de probar la teoría fue "Nadie mostró un escudo en la Batalla de Maratón".

En una carta fechada el 3 de junio de 1778, John Norris, Alto Sheriff de Buckinghamshire, Inglaterra, señala: "¿Este día heligrafió información de inteligencia del Dr. [Benjamin] Franklin en París a Wycombe?". Sin embargo, hay poca evidencia de que el "heliógrafo" Aquí hay algo más que un error ortográfico de "hológrafo". El término "heliógrafo" porque la telegrafía solar no entró en el idioma inglés hasta la década de 1870; incluso la palabra "telegrafía" no se acuñó hasta la década de 1790.

Henry Christopher Mance (1840–1926), del Departamento de Telégrafos del Golfo Pérsico del gobierno británico, desarrolló el primer heliógrafo ampliamente aceptado alrededor de 1869 mientras estaba destinado en Karachi, en la presidencia de Bombay, en la India británica. Mance estaba familiarizado con los heliotropos por su uso para el Gran Estudio Trigonométrico de la India. El Mance Heliograph era manejado fácilmente por un solo hombre y, como pesaba alrededor de siete libras, el operador podía transportar fácilmente el dispositivo y su trípode. El ejército británico probó el heliógrafo en la India a una distancia de 35 millas con resultados favorables. Durante la expedición Jowaki Afridi enviada por el gobierno británico-indio en 1877, el heliógrafo se probó por primera vez en la guerra.

El instrumento simple y eficaz que inventó Mance iba a ser una parte importante de las comunicaciones militares durante más de 60 años. La utilidad de los heliógrafos se limitaba a los días con luz solar intensa, pero eran el tipo de dispositivo de señalización visual más potente conocido. En la época anterior a la radio, la heliografía era a menudo el único medio de comunicación que podía abarcar alcances de hasta 100 millas con un instrumento portátil liviano.

En el ejército de los Estados Unidos, a mediados de 1878, el coronel Nelson A. Miles había establecido una línea de heliógrafos que conectaban Fort Keogh y Fort Custer, Montana, a una distancia de 140 millas (230 km). En 1886, el general Nelson A. Miles estableció una red de 27 estaciones de heliógrafos en Arizona y Nuevo México durante la búsqueda de Gerónimo. En 1890, el mayor W. J. Volkmar del ejército estadounidense demostró en Arizona y Nuevo México la posibilidad de realizar comunicaciones mediante heliógrafo a través de una red de heliógrafos que sumaba 2.000 millas de longitud. La red de comunicaciones iniciada por el general Miles en 1886 y continuada por el teniente W. A. Glassford, se perfeccionó en 1889 a distancias de 85, 88, 95 y 125 millas sobre un territorio accidentado y quebrado, que era el bastión de los apaches y otros. tribus indias hostiles.

En 1887, los heliógrafos en uso incluían no sólo los heliógrafos británicos Mance y Begbie, sino también los heliógrafos estadounidenses Grugan, Garner y Pursell. Los heliógrafos de Grugan y Pursell utilizaban contraventanas y los demás utilizaban espejos móviles accionados mediante una tecla con el dedo. Los heliógrafos de Mance, Grugan y Pursell utilizaron dos trípodes y los demás uno. Las señales podrían ser destellos momentáneos u oscurecimientos momentáneos. En 1888, el Servicio de Señales de EE.UU. revisó todos estos dispositivos, así como el Helio-Telegraph Finley, y al no encontrar ninguno completamente adecuado, desarrolló el heliógrafo del Servicio de Señales de EE.UU., una máquina de dos trípodes con obturador de 13+7⁄8 libras (6,3 kg). peso total y pedí 100 por un costo total de $4,205. En 1893, el número de heliógrafos fabricados para el Servicio de Señales de Estados Unidos fue de 133.

El apogeo del heliógrafo fue probablemente la Segunda Guerra Bóer en Sudáfrica, donde fue muy utilizado tanto por los británicos como por los bóers. El terreno y el clima, así como la naturaleza de la campaña, hicieron de la heliografía una elección lógica. Para las comunicaciones nocturnas, los británicos utilizaron algunas lámparas Aldis grandes, traídas tierra adentro en vagones de ferrocarril y equipadas con contraventanas en forma de hojas para convertir un haz de luz en puntos y rayas. Durante las primeras etapas de la guerra, las guarniciones británicas fueron sitiadas en Kimberley, Ladysmith y Mafeking. Con las líneas de telégrafo terrestre cortadas, el único contacto con el mundo exterior era mediante comunicación por haz de luz, helio durante el día y lámparas Aldis durante la noche.

En 1909, se introdujo en Estados Unidos el uso de la heliografía para la protección forestal. En 1920, ese uso estaba muy extendido en Estados Unidos y comenzó en Canadá, y el heliógrafo se consideraba "junto al teléfono, el dispositivo de comunicación más útil disponible en la actualidad para los servicios de protección forestal". DP Godwin, del Servicio Forestal de EE. UU., inventó un heliógrafo muy portátil (4,5 libras) del tipo de un solo trípode, obturador y espejo para uso forestal.

Inmediatamente antes del estallido de la Primera Guerra Mundial, los regimientos de caballería del ejército imperial ruso todavía estaban siendo entrenados en comunicaciones heliográficas para aumentar la eficiencia de sus funciones de exploración y presentación de informes. El Ejército Rojo durante la Guerra Civil Rusa hizo uso de una serie de estaciones de heliógrafo para difundir inteligencia de manera eficiente sobre los movimientos rebeldes basmachi en Turkestán en 1926.

Durante la Segunda Guerra Mundial, las fuerzas sudafricanas y australianas utilizaron el heliógrafo mientras luchaban contra las fuerzas alemanas en Libia y Egipto en 1941 y 1942.

El heliógrafo siguió siendo un equipo estándar para los señalizadores militares de los ejércitos australiano y británico hasta la década de 1940, cuando se consideraba de "baja probabilidad de interceptación" tipo de comunicación. El ejército canadiense fue el último ejército importante en tener el heliógrafo como elemento temático. Cuando se retiraron los instrumentos de espejo, rara vez se utilizaban para señalización. Sin embargo, tan recientemente como la década de 1980, las fuerzas afganas utilizaron heliógrafos durante la invasión soviética de Afganistán. Los espejos de señales todavía se incluyen en los kits de supervivencia para la señalización de emergencia a aviones de búsqueda y rescate.

Heliógrafos automatizados

La mayoría de los heliógrafos de los siglos XIX y XX eran completamente manuales. Los pasos de alinear el heliógrafo en el objetivo, alinear el rayo de sol reflejado con el heliógrafo, mantener la alineación del rayo de sol mientras el sol se mueve, transcribir el mensaje en destellos, modular el rayo de sol en esos destellos, detectar los destellos en el extremo receptor, y transcribir los flashes en el mensaje, todo se hizo manualmente. Una excepción notable: muchos heliógrafos franceses utilizaron helióstatos mecánicos para desviar automáticamente el movimiento del sol. En 1884, todas las unidades activas del "aparato Mangin" (un telégrafo óptico de campo militar francés de modo dual que podía usar linterna o luz solar) estaban equipados con helióstatos mecánicos. El aparato Mangin con helióstato todavía estaba en servicio en 1917. Las propuestas para automatizar tanto la modulación del rayo solar (mediante un mecanismo de relojería) como la detección (mediante fotodetectores eléctricos de selenio o medios fotográficos) se remontan al menos a 1882. En 1961, los EE.UU. La Fuerza Aérea trabajaba en un heliógrafo espacial para señalizar entre satélites

En mayo de 2012, "Solar Beacon" Se montaron espejos robóticos diseñados en UC Berkeley en las torres del puente Golden Gate y se creó un sitio web donde el público podía programar horarios para que los espejos emitieran señales con destellos solares, ingresando la hora y su latitud, longitud y altitud. Posteriormente, las balizas solares se trasladaron a la Torre Sather en UC Berkeley. Para junio de 2012, el público podría especificar un "espectáculo personalizado" de hasta 32 "on" o "apagado" períodos de 4 segundos cada uno, que permiten la transmisión de algunos caracteres del código Morse. El diseñador describió el Solar Beacon como un "heliostato", no como un "heliógrafo".

El primer heliógrafo controlado digitalmente fue diseñado y construido en 2015. Fue semifinalista en el concurso Broadcom MASTERS.