Гелиограф - Heliograph

Эта статья про сигнализатор. Для использования в других целях см. Гелиограф (значения).
Рис.1: Сигнализация с помощью гелиографа Mance, 1910 г.

А гелиограф (helios (Греческий: ἥλιος), что означает «солнце», и графеин (γράφειν), что означает "запись") является беспроводным телеграф что сигнализирует вспышками Солнечный свет (обычно используя азбука Морзе ) отраженный зеркало. Вспышки производятся путем кратковременного поворота зеркала или прерывания луча затвором.[1] Гелиограф был простым, но эффективным инструментом для мгновенного оптическая связь на большие расстояния в конце 19 - начале 20 века.[1] Его основными видами применения были военные, изыскательские и лесозащитные работы. Гелиографы были стандартным выпуском в британской и австралийской армиях до 1960-х годов и использовались в пакистанской армии до 1975 года.[2]

Описание

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

Было 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 выровнял гелиограф с целью, глядя на отраженную цель в зеркале и двигая головой до тех пор, пока цель не была скрыта несеребренным пятном. Не двигая головой, они затем отрегулировали прицельную штангу так, чтобы ее поперечные проволоки рассекали цель пополам.[3] Затем они повернули визирную лопасть, которая покрыла поперечные тросы схемой креста, и выровняли зеркало с винтами касательной и возвышения так, чтобы небольшая тень, которая была отражением несеребрированного точечного отверстия, оказалась на перекрестной цели.[3] Это указывало на то, что солнечный луч указывал на цель. Вспышки производились с помощью ключевого механизма, который наклонял зеркало на несколько градусов вверх при нажатии рычага на задней стороне прибора. Если солнце находилось перед отправителем, его лучи отражались прямо от этого зеркала на приемную станцию. Если солнце находилось позади отправителя, визирную штангу заменяли вторым зеркалом, чтобы улавливать солнечный свет от главного зеркала и отражать его на приемную станцию.[4][5] В Корпус связи США Зеркало гелиографа не наклонялось. Вспышки этого типа производились ставня установлен на втором треноге (рис. 4).[4]

Гелиограф имел определенные преимущества. Он позволял осуществлять связь на больших расстояниях без фиксированной инфраструктуры, хотя он также мог быть связан для создания фиксированной сети, простирающейся на сотни миль, как в сети между фортами, используемой для Джеронимо кампания. Он был очень портативным, не требовал источника питания и был относительно безопасным, поскольку он был невидим для тех, кто не находился рядом с осью операции, а луч был очень узким, распространяясь только на 50 футов на милю. Однако любой человек в луче с правильными знаниями может перехватить сигналы, не будучи обнаруженным.[2][6] в англо-бурская война, где с обеих сторон использовались гелиографы, иногда использовались трубки для уменьшения дисперсии луча.[2] Однако в некоторых других обстоятельствах из-за узкого луча было трудно оставаться на одной линии с движущейся целью, например, при сообщении с берега на движущийся корабль, поэтому британцы выпустили рассеивающую линзу, чтобы расширить луч гелиографа от его естественного диаметра 0,5 градуса. до 15 градусов.[7]

Дальность действия гелиографа зависит от непрозрачности воздуха и эффективной собирающей площади зеркал. Зеркала гелиографа варьировались от 1,5 до 12 дюймов и более. Станции, расположенные на больших высотах, получают более разреженный и чистый воздух, и в любом случае требуются для больших расстояний, чтобы устранить кривизну земли. Хорошее приближение для расстояний 20–50 миль состоит в том, что вспышка круглого зеркала видна невооруженным глазом на расстоянии 10 миль на каждый дюйм диаметра зеркала.[8] и дальше с телескоп. Мировой рекорд по дальности был установлен отрядом сержантов связи США путем взаимодействия станций на Mount Ellen, Юта, и Mount Uncompahgre, Колорадо, 183 мили (295 км) друг от друга 17 сентября 1894 года, с гелиографами сигнального корпуса, несущими зеркала всего 8 квадратных дюймов.[9]

История

Рис. 3 Османский экипаж гелиографа в Худж во время Первой мировой войны, 1917 г.
Руины немецкой Schutztruppe на вершине Диквиллем, где у немцев была Гелиографическая станция (с высоты птичьего полета 2017)

Немецкий профессор Карл Фридрих Гаусс из Геттингенский университет разработал и использовал предшественника гелиографа ( гелиотроп ) в 1821 г.[1][10] Его устройство направляло управляемый луч солнечного света на удаленную станцию, которая использовалась в качестве маркера для геодезических изысканий, и было предложено в качестве средства телеграфной связи.[11] Это первый надежно задокументированный гелиографический прибор,[12] несмотря на множество предположений о возможных древних случаях передачи сигналов солнечной вспышки, а также документально подтвержденное существование других форм древний оптический телеграф.

Например, один автор в 1919 году решил «рискнуть теорией».[13] что материк сигнализирует о римском императоре Тиберий наблюдал от Капри[14] были зеркальными вспышками, но признал, что «в древних писаниях нет упоминаний об использовании сигналов с помощью зеркал», и что задокументированные средства древней визуальной связи на большие расстояния были с помощью огня маяков и дыма маяков, а не зеркал.

Точно так же история о том, что щит использовался как гелиограф в Марафонская битва это современный миф,[15] возникла в 1800-х годах. Геродот никогда не упоминал о вспышках.[16] Геродот действительно написал, что кого-то обвинили в том, что он устроил «щит в качестве сигнала».[17] В 1900-х годах росло подозрение, что теория вспышек неправдоподобна.[18] После проверки теории был сделан вывод: «Никто не мелькал щитом в битве при Марафоне».[19]

В письме от 3 июня 1778 г. Джон Норрис Верховный шериф Бакингемшира, Англия, отмечает: «Передал сегодня гелиографический разведывательный сигнал от доктора [Бенджамина] Франклина из Парижа в Викомб».[20] Однако существует мало свидетельств того, что здесь слово «гелиограф», кроме неправильного написания «голография ". Термин" гелиограф "для солнечного телеграфирования не входил в английский язык до 1870-х годов - даже слово"телеграфия "не была изобретена до 1790-х годов.

Генри Кристофер Манс (1840–1926) из телеграфного департамента правительства Великобритании в Персидском заливе около 1869 г. разработал первый широко распространенный гелиограф.[1][21][22] находясь в Карачи, в Бомбейское президентство в Британская Индия. Манс был знаком с гелиотропами, когда они использовали их для Великого обзора Индии.[9] Mance Heliograph легко управлялся одним человеком, и, поскольку он весил около семи фунтов, оператор мог легко переносить устройство и его штатив. Британская армия провела испытания гелиографа в Индии на расстоянии 35 миль с положительными результатами.[23] Вовремя Экспедиция Джоваки Африди Гелиограф был отправлен британо-индийским правительством в 1877 году и впервые был испытан на войне.[24][25]

Рис.4: Служба связи США гелиограф, 1898 г.

Простой и эффективный инструмент, изобретенный Мансом, должен был стать важной частью военной связи более 60 лет. Применение гелиографов ограничивалось дневным временем при ярком солнечном свете, но они были самым мощным из известных устройств визуальной сигнализации. В дорадио времена гелиография часто была единственным средством связи, которое могло охватывать расстояние до 100 миль с помощью легкого портативного прибора.[9]

В армии США к середине 1878 г. полковник Нельсон А. Майлз установил линию гелиографов, соединяющую форт Кио и форт Кастер, штат Монтана, на расстоянии 140 миль.[26][27][28] В 1886 году генерал Нельсон А. Майлз создал сеть из 27 гелиографических станций в Аризоне и Нью-Мексико во время охоты на Джеронимо.[29] В 1890 г. майор армии США У. Дж. Фолькмар продемонстрировал в Аризона и Нью-Мексико возможность осуществления связи с помощью гелиографа по сети гелиографов общей протяженностью 2000 миль.[30] Сеть связи, начатая генералом Майлзом в 1886 году и продолженная лейтенантом У. А. Глассфордом, была усовершенствована в 1889 году на дальностях 85, 88, 95 и 125 миль над пересеченной и разбитой местностью, которая была оплотом Apache и другие враждебные индейские племена.[9]

К 1887 году в число используемых гелиографов входили не только британские гелиографы Mance и Begbie, но и американские гелиографы Grugan, Garner и Pursell. В гелиографах Гругана и Перселла использовались ставни, а в других использовались подвижные зеркала, приводимые в действие пальцевой клавишей. В гелиографах Mance, Grugan и Pursell использовались два штатива, а для остальных - один. Сигналы могли быть либо мгновенными вспышками, либо мгновенными затемнениями.[31] В 1888 году Служба связи США проверила все эти устройства, а также Finley Helio-Telegraph,[31] и, не найдя ни одного полностью подходящего, разработал гелиограф US Signal Service, машину с двумя штативами и затвором общим весом 13 7/8 фунтов, и заказал 100 штук на общую сумму 4205 долларов.[32] В 1893 году для Сигнальной службы США было изготовлено 133 гелиографа.[33]

Расцвет гелиографа, вероятно, был Вторая англо-бурская война в Южной Африке, где он широко использовался как англичанами, так и бурами.[1][2] Рельеф и климат, а также характер кампании сделали гелиографию логичным выбором. Для ночной связи англичане использовали несколько больших Лампы Aldis, привезенный вглубь страны в железнодорожных вагонах и оборудованный створчатыми ставнями для преобразования луча света в точки и тире. На начальных этапах войны британские гарнизоны находились в осаде. Кимберли, Ladysmith, и Мафекинг. С землей телеграф линии перерезаны, единственный контакт с внешним миром был через световой луч, гелио днем ​​и лампы Aldis ночью.[9]

В 1909 году в США было введено использование гелиографии для защиты лесов. К 1920 году такое использование было широко распространено в США и началось в Канаде, и гелиограф считался «рядом с телефоном, самым полезным устройством связи, которое в настоящее время доступно для служб защиты лесов».[4] Д.П. Годвин из Лесной службы США изобрел очень портативный (4,5 фунта) гелиограф с одним штативом, затвором и зеркалом для использования в лесном хозяйстве.[4]

Непосредственно перед началом Первой мировой войны кавалерийские полки Российской Императорской армии все еще проходили подготовку по гелиографической связи, чтобы повысить эффективность их разведывательных и репортерских функций.[34] В Красная армия во время Гражданской войны в России использовала серию гелиографических станций для эффективного распространения информации о басмачи повстанческие движения в Туркестан в 1926 г.[35]

Во время Второй мировой войны войска Южной Африки и Австралии использовали гелиограф против немецких войск в Ливии и Египте в 1941 и 1942 годах.[1]

Гелиограф остался стандартным оборудованием для военных. связисты в Австралии и Британские армии до 1940-х годов, когда это считалось типом связи с «низкой вероятностью перехвата». В Канадская армия был последней крупной армией, у которой гелиограф был предметом выпуска. К тому времени, как зеркальные инструменты были выведены из эксплуатации, они редко использовались для сигнализации.[9] Однако еще в 80-х годах прошлого века гелиографы использовали Афганский силы во время Советское вторжение в Афганистан.[1] Сигнальные зеркала по-прежнему включены в наборы для выживания для аварийной сигнализации поиск и спасение самолет.[1]

Автоматизированные гелиографы

Большинство гелиографов XIX и XX веков были полностью ручными.[4] Этапы совмещения гелиографа с целью, совмещения отраженного солнечного луча с гелиографом, поддержания выравнивания солнечного луча по мере движения солнца, преобразования сообщения во вспышки, модуляции солнечного луча на эти вспышки, обнаружения вспышек на принимающей стороне, и расшифровка вспышек в сообщение, все выполнялись вручную.[4] Одно заметное исключение - многие французские гелиографы использовали заводные гелиостаты для автоматического управления движением Солнца. К 1884 году все активные части «аппарата Манжена» (двухрежимного французского военного полевого оптического телеграфа, который мог использовать фонарь или солнечный свет) были оснащены часовыми гелиостатами.[36] Аппарат Манжена с гелиостатом все еще находился в эксплуатации в 1917 году.[37][38][39] Предложения по автоматизации как модуляции солнечного луча (часовым механизмом), так и обнаружения (электрическими селеновыми фотодетекторами или фотографическими средствами) относятся как минимум к 1882 году.[40] В 1961 году ВВС США работали над космическим гелиографом для передачи сигналов между спутниками.[41]

В мае 2012 года роботизированные зеркала "Solar Beacon", разработанные в Калифорнийском университете в Беркли, были установлены на башнях моста Золотые Ворота, и был создан веб-сайт.[42] где публика могла бы запланировать время, в которое зеркала будут сигнализировать солнечными вспышками, указав время и их широту, долготу и высоту.[43] Позднее солнечные маяки были перенесены в Sather Tower в Калифорнийском университете в Беркли.[44][45] К июню 2012 года общественность могла указать «настраиваемое шоу» до 32 периодов «включения» или «выключения» по 4 секунды каждый, что позволило бы передавать несколько символов кода Морзе.[46] Дизайнер назвал Solar Beacon «гелиостатом», а не «гелиографом».[43]

Первый гелиограф с цифровым управлением был разработан и построен в 2015 году.[47][48] Он был полуфиналистом конкурса Broadcom MASTERS.[49]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час Вудс, Дэниел (2008). «Гелиограф и зеркала». В Стерлинге, Кристофер (ред.). Военные коммуникации: от древних времен до XXI века. ABC-CLIO. п. 208. ISBN  978-1851097326.
  2. ^ а б c d Майор Дж. Д. Харрис ПРОВОД НА ВОЙНЕ - Сигнальная связь во время войны в Южной Африке 1899–1902 гг.. Проверено 1 июня 2008 г. Обсуждение использования гелиографа во время англо-бурской войны.
  3. ^ а б Сигнальное обучение. III. Брошюра № 2. Гелиограф, 5 дюймов, Марк В. 1922. Лондон: Канцелярия Его Величества. 1922. С. 10–13.
  4. ^ а б c d е ж В. Н. Миллар (1920), Канадская лесная служба. Способы коммуникации, адаптированные для защиты леса Google Книги. Проверено 1 июня 2008 г. С. 160-181 посвящены гелиографу со схемами британского, американского и Годвиновского типа.
  5. ^ Руководство по эксплуатации армейской сигнализации 1886 Раздел III - Аппаратура и метод ее использования. Проверено 1 июня 2008 г. Схемы и инструкции для британского военного гелиографа (обратите внимание на британскую геральдику на обложке).
  6. ^ Киплинг, Редьярд Кодекс морали. Сайт Общества Киплинга. Проверено 1 июня 2008 г.
  7. ^ Сигналы, Роял. «Гелиограф». Справочник по сигнализации (1905 г.). Получено 15 апреля 2012.
  8. ^ Джейкоб, W.S. (Ноябрь 1849 г.). «О угасании света в атмосфере». Труды Королевского общества Эдинбурга. 2: 272–273. Получено 19 мая 2019.
  9. ^ а б c d е ж Коу, Льюис Телеграф: история изобретения Морзе и его предшественников в США. Google Книги. Проверено 1 июня 2008 г.
  10. ^ Даннингтон, Дж. Уолдо (2004). Карл Фридрих Гаусс: титан науки. Нью-Йорк: Математическая ассоциация Америки. С. 122–127. ISBN  0-88385-547-X.
  11. ^ "Гелиотроп". Манчестер Ирис. 1 (32): 255–256. 7 сентября 1822 г.. Получено 18 ноября 2012.
  12. ^ Хольцманн, Жерар (1995). Бьорн Персон (ред.). Ранняя история сетей передачи данных. Издательство IEEE Computer Society Press. п.10. ISBN  0818667826. Получено 18 ноября 2012.
  13. ^ Кингман, Джон (сентябрь 1919 г.). "Остров Капри: Императорская резиденция и вероятная беспроводная станция Древнего Рима". Журнал National Geographic. п. 224. Получено 18 ноября 2012.
  14. ^ Светоний (1796 г.). Жития первых двенадцати цезарей. Г.Г. и Дж. Робинсон, Патерностер-Роу. п. 296.
  15. ^ Кренц, Питер (2010). Битва при Марафоне. Йельский университет. п. 160. ISBN  978-0300120851.
  16. ^ Секунда, Николай (2002). Марафон 490 г. до н.э .: первое персидское вторжение в Грецию. Osprey Publishing. п. 73. ISBN  1841760005.
  17. ^ 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.
  18. ^ Рейнольдс, П. К. Бэйли (1929). «Щитовой сигнал в битве при Марафоне». Журнал эллинистических исследований. 49 (Часть I): 100–105. Дои:10.2307/625005. JSTOR  625005.
  19. ^ Ходж, А. Тревор (2001). «Размышления о щите на марафоне». Ежегодник Британской школы в Афинах. 96: 237–259. Дои:10,1017 / с0068245400005281. JSTOR  30073279.
  20. ^ Дьякон, Ричард (1978). Тихая война: история западной военно-морской разведки. Дэвид и Чарльз. п. 21. ISBN  978-0715375570.
  21. ^ Манс, Генри (10 февраля 1872 г.). «Гелиограф или солнечный телеграф». Объединенное учреждение обслуживания Индии. 1 (5): 123–130. HDL:2027 / mdp.39015035103855. Получено 16 июн 2013.
  22. ^ Гуд, Сэмюэл (14 июня 1875 г.). "Гелиограф Манса, или Солнечный телеграф". Журнал Королевского института объединенной службы. XIX (LXXXIII): 534–548. Дои:10.1080/03071847509415772. Получено 2011-06-21.
  23. ^ Удача, Джордж (1872-05-24). «Армейская сигнализация, гелиограф». Объединенное учреждение обслуживания Индии. 2 (7): 101–105. HDL:2027 / mdp.39015035103855.
  24. ^ Винн, майор А.С. (15 марта 1880 г.). «Гелиография и армейская сигнализация в целом». Журнал Королевского института объединенной службы. XXIV (CV): 235–258. Дои:10.1080/03071848009417153. Получено 21 июня, 2011.
  25. ^ Р. У. Бернс (2004) Коммуникации: международная история первых лет становления. Google Книги. Проверено 2 июня 2008 г., стр. 192–196 обсуждают гелиограф.
  26. ^ Штейнбах, Роберт (1989). Жизнь Фрэнка и Элис Болдуин (1-е изд.). Остин: Техасский университет Press. п.136. ISBN  0-292-74659-8.
  27. ^ Рид, лейтенант Филипп (январь 1880 г.). «О гелиографах». Объединенная служба. 2: 91–108. Получено 21 июня, 2011.
  28. ^ "Тихоокеанский склон". Daily Alta California. 37 (12578): 5. 20 сентября 1884 г.
  29. ^ Ролак, Бруно. "Зеркала генерала Майлза гелиографа в кампании Геромино 1886 года". Форт Уачука. Архивировано из оригинал 17 февраля 2013 г.. Получено 19 августа 2018.
  30. ^ Грили, Адольф (август 1899 г.). «Эволюция корпуса связи». Журнал Эйнсли. IV (1): 17. Получено 31 марта 2017.
  31. ^ а б Усовершенствованный метод сигнализации для военных и научных целей, Американская компания гелиотелеграфа и сигнального освещения, 1887 г., получено 1 июня 2008.
  32. ^ Годовой отчет старшего офицера связи армии военному секретарю, 1889, стр. 43–7, получено 3 июн 2008.
  33. ^ Отчет начальника службы связи. США G.P.O. 1893. с. 671.
  34. ^ Литтауэр, Владимир (май 2007 г.). Русский гусар. п. 123. ISBN  978-1-59048-256-8.
  35. ^ Эверетт-Хит, Том (2003), Центральная Азия: аспекты переходного периода, п. 20, ISBN  9780700709564, получено 3 июн 2008.
  36. ^ Тернант, А.-Л. (1884). Les télégraphes (2-е изд.). Ашетт. С. 35–65.
  37. ^ Шарль-Ла Возель, Анри (1912). Инструкция Pratique Sur L'Installation des Communications Optiques dans le Service De la Telegraphie Militaire: Premiere Partie, Communications Optiques de Campagne. С. 30–32, 42–43.
  38. ^ БУШЕТАЛ, J.L. (1916). "LA TÉLÉGRAPHIE OPTIQUE AUX ARMÉES". La Science et la Vie (28): 337–342.
  39. ^ "Османские солдаты устанавливают сигнальный прибор, 1917 год". Flickr. Османские имперские архивы. Получено 7 сентября 2015.
  40. ^ «Гелиограф на Маврикии». Инженерное дело. 34: 363. 13 октября 1882 г.
  41. ^ Пурсглове, С. Дэвид (1961). «Древний гелиограф становится современным для космической эры». Наука и механика: 70. Архивировано с оригинал 25 мая 2011 г.
  42. ^ «Солнечный маяк». Архивировано из оригинал 30 мая 2012 г.. Получено 30 мая 2012.
  43. ^ а б Боксолл, Беттина. «Мост Золотые Ворота готовится к празднованию 75-летия». Лос-Анджелес сейчас. Лос-Анджелес Таймс.
  44. ^ Туан, Лидия (10 сентября 2013 г.). «Солнечный маяк на вершине Campanile позволяет безопасно наблюдать за солнечным светом». Ежедневный калифорнийский.
  45. ^ «Солнечный маяк». Получено 7 сентября 2015.
  46. ^ Валлерга, Джон. «Пользовательские настройки шоу». Солнечный маяк. Получено 28 июн 2012.
  47. ^ "Проект научной ярмарки IPA Freshman". Island Pacific Academy. Получено 6 сентября 2015.
  48. ^ Уэлч, Натали. «Цифровой гелиограф». Получено 6 сентября 2015.
  49. ^ "Полуфиналисты Broadcom MASTERS 2015". Получено 5 сентября 2015.

дальнейшее чтение

  • Льюис Коу, Великие дни гелиографа, Краун-Пойнт, 1987 г. OCLC  16902284

внешняя ссылка