Рождение, расцвет и смерть телеграфа
Несколько десятилетий назад телеграмма была настоящим событием. Почтальон звонил в дверь, объявлял о сообщении, передавал конверт. Но читать телеграмму мог только глава семьи. Ему несколько минут искали очки, пока он стоял с этой телеграммой, затем он сначала про себя, а после — вслух зачитывал сообщение. Телеграммой сообщали о смерти, о рождении, поздравляли с праздниками. Сегодня это сделать проще — можно отправить смску или сообщение в социальных сетях. Вот только бумажный носитель хранили иногда дольше, чем у нас сейчас живут телефоны.
Давайте вспомним, с чего всё начиналось, и как телеграф стал одним из лучших и быстрых средств связи.
Телеграмма родителям космонавта Германа Титова. Музей Г. С. Титова
Первые аппараты и телеграфные линии
Европа
Швейцарский физик Жорж Луи Лессаж в 1774 году собрал одну из первых действующих моделей электрического телеграфа. Информация передавалась между двумя комнатами его дома, а каждой из 26 букв алфавита соответствовал отдельный провод.
Другой изобретатель, Ломон, использовал один провод для передачи информации. Это отрывок из статьи, опубликованной в Дублине в 1793 году: «Париж, 16 октября 1787 года. Вечером я был у месье Ломона, весьма остроумного и изобретательного механика, который улучшил хлопкопрядильную машину… В электроэнергии он сделал замечательное открытие. Вы пишете два или три слова на бумаге, он берет лист в комнату и включает машину. Запертый в цилиндрический корпус, на вершине которого находится электрометр — маленький пробковый шарик, провод соединяется с цилиндром и электрометром в другой комнате, и жена Ломона, заметив соответствующие движения шара, записывает слова. Из этого следует, что изобретатель сформировал алфавит движений. Поскольку длина провода не влияет на эффект, переписка может осуществляться на любом расстоянии в пределах города или за его стенами, или в целях более достойных. Как бы эту машину ни использовали, это прекрасное изобретение».
Телеграф Жана Луи Лессажа
22 февраля 1804 года Франциско Сальва (Francisco Salvá) представил в Академии наук в Барселоне электрический телеграф на основе батареи Вольты. Система состояла из шести небольших ёмкостей с водой. В жидкость опущены по два провода, и в зависимости от смены их полярности каждый резервуар показывает по два сигнала благодаря выделению водорода.
Более подробной информации, в том числе азбуки для расшифровки сигналов, до нас не дошло.
Телеграф Франциско Сальвы
Ещё через пять лет член баварской академии наук Зёммеринг (Sömmerring) по указанию короля Максимиллиана изобретает телеграф, снова использующий электролиз и вольтов столб. На принимающей стороне размещался аквариум, в котором от электрода, соответствующего нужной букве, выделялись пузырьки водорода. Вдвое меньше пузырьков кислорода образовывались от второй буквы — то есть одновременно по проводам шли два символа.
В 1820 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед разослал в доступные учёные учреждения и журналы брошюру «Опыты, касающиеся действия электрического конфликта на магнитную стрелку».
На лекциях в университете он демонстрировал нагрев проволоки электричеством от вольтова столба. На столе во время опыта лежал морской компас, поверх крышки которого проходил провод. Когда учёный замкнул электрическую цепь, стрелка компаса отклонилась. По легенде, это заметил один из присутствующих в аудитории. Другая легенда говорит о том, что сам учёный заметил данное отклонение. Эрстед в процессе своих экспериментов обнаружил, что при расстояние от проволоки до стрелки менее 3/4 дюйма, отклонение составляет 45°, а при увеличении расстояния угол пропорционально уменьшается. Величина отклонения изменяется в зависимости от мощности аппарата. Эрстед проверял эффект на проволоке из разных материалов, пытался экранировать стрелку деревом, стеклом, смолой, помещал в воду.
В брошюре 1820 года он пишет: «Основной вывод из этих опытов состоит в том, что магнитная стрелка отклоняется от своего положения равновесия под действием вольтаического аппарата и что этот эффект проявляется, когда контур замкнут, и он не проявляется, когда контур разомкнут. Именно потому, что контур оставался разомкнутым, не увенчались успехом попытки такого же рода, сделанные несколько лет тому назад известными физиками».
Открытие Ханса Кристиана Эрстеда послужило основой для электромагнитных телеграфов.
Отклонение магнитной стрелки под воздействием электрического тока
Россия
В 1832 году Пауль Шиллинг, русский дипломат и историк, участник Отечественной войны, собрал в Петербурге электромагнитный телеграф. В основе технологии телеграфа находился эффект отклонения магнитной стрелки при взаимодействии с электромагнитным полем от электрических проводов. Предыстория данного изобретения крайне интересна: Шиллинг за пять лет до этого взрывал подводные мины посредством электрического тока, идущего по проводам с каучуковой изоляцией.
Для передачи одной буквы нажимали три или четыре клавиши одновременно. На принимающем аппарате проводники подсоединялись к электромагниту с висящей над ним магнитной стрелкой, которая поворачивалась, когда по проводу шёл ток. Вместе со стрелкой поворачивался сигнальный кружок, чёрный с одной и белый с другой стороны. Шиллинг разработал специальный код, чтобы шести стрелок с сигнальными кружками хватило для передачи всех букв русского алфавита. За минуту по восьми проводам можно было передать десять знаков.
Шестистрелочный мультипликаторный телеграфный аппарат Шиллинга
В 1841 году открылась первая регулярная телеграфная линия, соединяющая Зимний дворец с Генеральным штабом. Это произошло уже после смерти изобретателя в 1837 году. Но работу Шиллинга продолжил Борис Семёнович Якоби, создавший к 1839 году несколько систем телеграфных аппаратов, включая пишущий.
В пишущем телеграфе Бориса Якоби электромагнит приводил в движение карандаш, оставляющий записи на движущейся фарфоровой доске. Аппарат работал на линии Зимний дворец — Главный штаб — Царское село. Записи сложно поддавались расшифровке, чему изобретатель не был рад.
Якоби к 1845 году сделал стрелочный синхронный аппарат с горизонтальным циферблатом, электромагнитным приводом и клавиатурой, а к 1850 году — первый в мире буквопечатающий телеграф. Только его работу правительство считало военным секретом, оттого о проекте мало кто знал.
Стрелочный телеграфный аппарат Б. С. Якоби с вертикальным циферблатом
В 1844 году Якоби пригласили для строительства телеграфной линии вдоль железной дороги между Москвой и Санкт-Петербургом. Изобретатель предложил включить в линию вспомогательную батарею, которая позволит вести передачи при повреждении изоляции подземного кабеля. Подобное устройство затем применили при прокладке кабеля по дну Атлантического океана.
К сожалению, Якоби не достроил линию, заказ на строительство сети телеграфных линий в конце концов получила немецкая компания ”Siemens & Halske”
Стрелочный телеграфный аппарат «Siemens & Halske»
В 1852 году в Москве основали первую телеграфную станцию в здании вокзала Петербург-Московской железной дороги. С 1 октября этого года начинает свою историю компания «Центральный телеграф». В 1869 году станция переезжает на Мясницкую улицу.
К концу 1855 года телеграф охватил города Центральной России и начал соединять страну с Европой. В 1880 году в России применяли телеграфные аппараты нескольких типов и телетайпы.
Центральный телеграф на Мясницкой улице, около 1900 года
Американский изобретатель Сэмюэл Морзе запатентовал свою версию телеграфа в 1840 году. Ключ или «молоток» замыкал и размыкал электрическую цепь, автоматический приёмник записывал сигналы. Импульсы тока определенной длительности заставляли колебаться электромагнитное перо, воспроизводившее «точки» и «тире» на бумажной ленте. Перо либо выдавливало сигналы, либо наносило их чернилами.
Телеграфный ключ, он же «молоток»
В 1843 году Конгресс принял билль и выделил изобретателю субсидию для строительства линии между Вашингтоном и Балтимором длиной 65 километров.
Первая попытка проложить кабель под землёй с помощью изобретения Эзры Корнелла — специального траншейного плуга — оказалась неудачной. Но в 1844 году линию открыли, провода шли по телеграфным столбам. Так и на изоляции можно было сэкономить.
Бывший генеральный почтмейстер в двух кабинетов президентов Амос Кендалл сразу понял, насколько телеграф с его высочайшей скоростью передачи информации полезен, и привлёк инвесторов к проекту. Морзе начал продавать лицензии на своё изобретение, и к 1851 году в США открылись пятьдесят независимых телеграфных компаний.
Иллюстрация из патента Эзры Корнелла на плуг для прокладки кабелей. Источник
В 1846 году Роял Эрл Хаус запатентовал печатающий телеграф, способный передавать сорок слов в минуту. Патентом на этот тип телеграфа владел судья Сэмюэл Селден, вместе с которым Хайрам Сибли, шериф округа Монро, штат Нью-Йорк, основал компанию «New York and Mississippi Valley Printing Telegraph Company» (NYMVPTC). Через семь лет название изменилось на «Западный союз» — «Western Union».
Вместо того, чтобы прокладывать новые телеграфные линии, предприниматели стали скупать существующие и объединять их в одну систему. За три года количество офисов «Western Union» увеличилось до 4000, а капитал — с 220 тысяч долларов до 48 миллионов.
Отправить телеграмму по США в 1854 году стоило 20 долларов за сообщение. Из-за этого желающих было не так много, и бизнесмены охотно продавали свои компании Хайраму Сибли. В 1854 году «Western Union» купила патент на телеграф Морзе.
Печатающий телеграф 1900 года, производство Siemens & Halske, Санкт-Петербург
В 1861 году «Western Union» за 112 дней соединили единой трансконтинентальной линией Западное и Восточное побережья США. До появления этой линии сообщения на такое расстояние шли в течение десяти дней — их везли самые храбрые и отчаянные молодые люди верхом. И не все письма доходили из-за постоянных нападений бандитов.
Прокладка трансконтинентальной телеграфной линии. Сотрудник службы Pony Express приветствует строителей.
Связь между континентами
Подводные телеграфные линии в Европе
К середине XIX века телеграфные сети связывали большинство крупных городов Европы и США — по суше. А вот отправить телеграмму через океан было затруднительно. Письма продолжали идти на пароходах, доставка осуществлялась за двадцать дней в лучшем случае. В мире, где международные отношения становились всё более интенсивными, создание коммуникаций между Старым и Новым светом было вопросом времени. Идею проложить телеграфный провод по дну Атлантического океана высказал Сэмюэл Морзе, затем её поддержал английский физик Чарльз Уитсон. Но её отвергали как неосуществимую. На помощь предпринимателям и учёным пришла открытая в Индии гуттаперча, которую Вернер фон Сименс предложил использовать для изоляции.
Одну из первых подводных линий начал прокладывать английский инженер Джон Бретт между Францией и Англией. Военное судно «Вигдеон» указывало судну «Голиаф» с кабелем на борту путь, отмечая его буями с флагами. Кабель погружался в воду, каждые 15 минут к нему подвешивали груз в 10 килограммов свинца. По линии пошла первая телеграмма, но сразу после неё связь перестала работать. Французский рыбак случайно вырвал неводом кусок кабеля.
Первый кабель состоял из двух медных проволок толщиной в два миллиметра, обтянутых гуттаперчевой оболочкой. Для второй попытки использовали четыре проволоки, каждую из которых защитили гуттаперчевой оболочкой толщиной в шесть миллиметров. Все проволоки вместе с пятью круглыми просмоленными и пропитанными салом пеньковыми шнурами скрутили в один кабель, обвитый общим пеньковым просмоленным шнуром. Сверху наложили ещё один пеньковый слой, и уже после обвили кабель десятью железными оцинкованными проволоками диаметром в семь миллиметров. Первый кабель весил 14 тонн, а второй, улучшенный, уже 166 тонн. Теперь случайность в виде закинутого в море невода не могла помешать коммуникации между странами.
В ноябре 1852 года установили прямое телеграфное сообщение между Лондоном и Парижем, а позже соединили Англию с Ирландией, Германией, Голландией и Бельгией. Швецию соединили с Норвегией, Италию — с Сардинией и Корсикой. В 1854-1855 годах кабель проложили через Средиземное и Черное моря.
Трансатлантический кабель
Предприниматель Сайрус Уэст Филд, используя опыт компаний, прокладывавших подводные кабели, собрал инвестиции, достаточные для проекта прокладки кабеля по дну Атлантического океана. В 1856 году корабли «Агамемнон» и «Ниагара» отошли от берегов Ирландии, каждый имел на борту по катушке кабеля массой в полторы тысячи тонн. Кабель выполнили из семипроволочного медного каната с гуттаперчевой оболочкой, жилы которого обтянули просмоленной пенькой, а снаружи кабель обвили ещё 18 шнурами из 7 железных проволок каждый. Длина кабеля составила четыре тысячи километров.
Маршрут для прокладки трансатлантической линии связи: Ирландия — Ньюфаундленд
Через несколько дней кабель порвался, и проект пришлось отложить. Спустя уже несколько месяцев состоялась вторая попытка — снова провальная. Третья попытка состоялась в 1858 году, кабель сумели проложить от Ирландии до Ньюфаундленда. 16 августа того года королева Великобритании Виктория поздравила президента США Джеймса Бьюкенена с успешным проектом, но спустя несколько месяцев связь была нарушена.
Сайрус Филд и тогда не сдался. Через восемь лет, в 1864 году, он начал укладку кабеля с улучшенной изоляцией с помощью британского парохода «Грейт Истерн» водоизмещением 32 тысячи тонн. Кабель порвался во время укладки. В 1866 году тот же пароход произвёл вторую попытку — и тогда получилось наконец-таки обеспечить связь между Европой и Америкой. А порванный ранее кабель нашли и скрепили со вторым фрагментом, так что и он начал функционировать.
Сцена обрыва кабеля на «Грейт-Истерне». The Illustrated London News. Band 47. 1865. Источник
Образцы кабелей, сформировавших трансатлантическую линию связи
Из США в Европу через Аляску
Американская «Вестерн Юнион» решила пойти по другому пути — через Аляску. В 1867 году Россия продала Аляску США за 7,2 миллиона долларов, и «Вестерн Юнион» получила от властей право прокладывать линии вдоль военных и почтовых путей, включая линии железнодорожного сообщения.
Проект прокладки кабеля через Аляску назвали «Русско-американский телеграф». Он предполагал линию от Сан-Франциско в Калифорнии до Москвы через Орегон, Вашингтонскую территорию, Колумбию, Аляску, Берингов пролив и Сибирь, что позволяло соединить США и Европу.
Хотя проект провалился, он дал толчок к развитию всех территорий, через которые проходил.
Телеграфная линия на Аляске
Основные телеграфные линии в 1891 году
В 1870 году кабель проложили в Индию, чтобы установить связь между Лондоном и Бомбеем через Египет и Мальту. Ниже на карте видны основные телеграфные линии в 1891 году.
Общественное достояние
Кроме поздравлений и новостей
Денежные переводы
Возможность мгновенно передавать сообщения на большое расстояние открыла дорогу новым видам бизнеса. Деньги по почте в России согласно Большой советской энциклопедии пересылали с 1781 года. В XIX веке появилась модернизированная услуга — почтовые переводы. По почте отправляли не сами купюры, а специальные талоны, которые получатель приносил на почту для того, чтобы забрать наличные деньги. А вкладывать купюры в конверты запретили.
Разветвлённая телеграфная сеть в США позволила «Western Union» начать предоставлять в 1871 году телеграфные денежные переводы. Услуга оказалась настолько востребованной, что уже через пять лет компания провела 37 190 переводов на сумму 2,6 миллиона долларов при средней сумме перевода в 70 долларов. Это более 56 миллионов долларов в ценах 2016 года. Именно эта услуга сейчас является основным бизнесом для компании. В 2015 году «Western Union» осуществила 262 миллиона денежных переводов между клиентами на общую сумму в 82 миллиарда долларов.
В Советском союзе денежные переводы были одной из важных услуг телеграфной связи общего пользования.
Бланк телеграфного перевода, СССР
Котировки рынка ценных бумаг
В середине XIX века в США стал зарождаться фондовый рынок. Ценными бумагами торговали на самих биржах. Было бы гораздо удобнее узнавать текущие котировки, сидя в брокерской конторе, и совершать покупки и продажи прямо из неё. Такую возможность открыл телеграф, приблизив торговлю бумагами к режиму реального времени.
Роял Эрл Хаус в 1846 году запатентовал печатающий телеграф, который выдавал на выходе текст. Это был пра-пра-пра-прадедушка современных принтеров. Первая модель была хрупкой, часто синхронизация между отправителем и получателем нарушалась. Для печати одной буквы было нужно несколько импульсов тока, и на больших расстояниях система не работала. Улучшенная Дэвидом Хьюзом модель работала с помощью часовых механизмов — так достигалась синхронизация аппаратов. Эту модель использовали в России с 1865 года до начала Великой Отечественной войны.
Готовая печать телеграфных сообщений, без необходимости длительной расшифровки точек и тире, позволила создать тикерные аппараты для передачи биржевых котировок. В 1869 году Томас Эдисон представил такой аппарат, способный печатать один символ в секунду.
Тикерный аппарат Томаса Эдисона
Точное время
Сейчас наши смартфоны и компьютеры синхронизируют время с помощью радиосвязи. В 1930-е годы в США вы могли арендовать часы, которые синхронизировались с мастер-часами «Western Union», чтобы вы всегда могли точно знать, который час. В 1877 году на крыше штаб-квартиры компании в Нью-Йорке установили шар времени, по которому жители города могли сверять часы. За пять минут до полудня шар поднимали до самого верха шпиля, на высоту 96 метров над улицей. Десятиэтажное здание компании на тот момент было самым высоким в Нью-Йорке и США. За две минуты до полудня в Морскую обсерваторию США в Вашингтоне по телеграфу отправляли сигнал о статусе положительной готовности шара для спуска.
В полдень оператор из обсерватории активировал спусковой механизм и шар падал на семь метров вниз. После спуска шара сигнал отправляли в обсерваторию. Благодаря этой службе компания почти весь XX век была «Хранителем времени нации».
Часы с точным временем от Western Union
Возможность быстрой отправки сообщений открыла новые возможности для бизнеса. Крупные компании с развитой филиальной сетью благодаря телеграфной связи, а затем — телетайпу, стали работать как единое целое, передавая информацию в режиме реального времени.
Телетайп
Закодированный телеграфный сигнал было трудно читать и передавать без специальной подготовки, поэтому с самого начала учёные пытались изобрести более «дружелюбное» к пользователям устройство. Так было с пишущим телеграфом Бориса Якоби и аппаратом Вернера фон Сименса, и это стало причиной появления телетайпа.
В 1872 году французский изобретатель Жан Бодо разработал телеграфный аппарат, который позволял одновременно передавать два и более сообщений по одной линии. При этом аппарат передавал сообщения, используя буквы латинского алфавита, а после работы российских умельцев — и буквы русского алфавита. Устройства такого типа назвали стартстопными. Кроме этого Бодо создал телеграфный код Бодо, который передавали на перфорированных лентах. Первые аппараты Бодо стали использовать в 1877 году на линии Париж — Бордо. До конца XX века использовали двухкратные аппараты, способные передавать до 760 знаков в минуту. Дополнительно к аппарату Бодо сделал распределитель, дешифратор и печатающий механизм, что упрощало работу специалистов.
Два или шесть телеграфистов кодировали сообщения, стараясь не сбиться. Они использовали два пальца левой и три пальца правой руки, по очереди отправляя сигналы. Но самое интересное происходило с другой стороны — на бумажной ленте печатались буквы, а не код.
В 1901 году после создания клавиатуры для телеграфного аппарата код доработали, изменили порядок знаков и добавили дополнительные символы. 5-битная кодировка и использование буквенного и цифрового регистра остались.
Аппарат Бодо: клавиатура и распределитель
Изобретение Бодо и тикерный аппарат стали предшественниками телетайпа. Телетайп — это электромеханическая печатная машина для передачи текстовых сообщений.
В 1920-х годах была создана глобальная «Сеть Телекс», охват которой составил 600 тысяч абонентов в 100 странах мира. Отправленные через эту сеть документы имели юридическую силу. Сетью активно пользовались коммерческие компании, пока телетайп не был вытеснен факсом, а затем и интернетом.
Сейчас от популярности некогда распространенного устройства остались лишь бледные следы, например, традиционный префикс tty (от TeleTYpe) для обозначения текстовых терминалов в Unix. Некоторые ведомственные радиостанции до сих пор ведут вещание в режиме телетайпа, передавая информацию вроде сводок погоды.
Телетайп, входивший в сеть Telex
Телеграф сегодня
Американская «Western Union» отправила последнюю телеграмму в 2006 году, полностью переключившись на трансфер денег. В 2004 году телеграф свернули в Нидерландах, а в 2013 году — в Индии. В некоторых странах, в частности в России, государственные службы работают до сих пор. Иногда телеграммы используют для отправки повесток в суд, для денежных переводов, даже для поздравлений. Во времена, когда передача информации перестала быть проблемой благодаря глубокому проникновению интернета и мобильной связи, простые письма или телеграммы становятся прихотью, позволяющей проникнуться атмосферой прошлого. Вот только сами телеграфные сети в основном демонтированы, поэтому сообщения передают по современным каналам связи.
Переизобретатели алфавита
20 июня 1840 года художник Сэмюэл Морзе запатентовал в США телеграфную систему. Морзе не был первым: к этому моменту другие подобные системы уже использовались в Европе — но именно морзянка стала широко распространенным кодом для передачи сообщений, который используется до сих пор. N + 1 рассказывает, что именно патентовал Морзе, о его конкурентах, сподвижниках — и том, что из этого получилось.
Один из первых прототипов телеграфа был создан в 1774 году — за 24 года до рождения Морзе — французом Жоржем-Луи Лесажем. Передатчик и приемник соединялись друг с другом 26 отдельными проводами — по проводу на каждую букву латинского алфавита. Лесаж передавал сообщения из одной комнаты своего дома в другую, но об использовании его телеграфа на более серьезных расстояниях не могло быть и речи: прокладка многожильной линии стоила бы огромных денег. Кроме того, провода той эпохи не отличались надежностью, и чем больше их было, тем выше шанс, что хоть один сломается.
Однако, если использовать не естественный язык, а разработать систему кодировки, чтобы уменьшить число проводов, то стоимость можно сократить во много раз. Поэтому основные инновации, которые в итоге привели к буму телеграфа примерно через век после появления машины Лесажа, были связаны не сколько с развитием технологии передачи сигнала (хотя и с этим изобретателям пришлось повозиться), а с изобретением специального алфавита. Возможно, поэтому не так удивительно, что многие из тех, с чьими именами связана революция систем связи в XIX веке, не были степенными учеными мужами — многие из них даже инженерами не были — а скорее Стивами Джобсами: эксцентричными людьми с идеями.
Факелы, стук, зеркала
Армии многих народов и эпох использовали столбы дыма от костров или огни факелов для передачи сообщений. Подобный сигнал виден издалека, но такая коммуникация была немногословной, медленной и не очень-то простой: надо было договориться о значении сигналов, а потом еще и разжигать огонь.
Тем не менее, универсальную азбуку под такой неповоротливый медиум древние придумали. Нам она известна, как квадрат Полибия, который в своей «Всеобщей истории» описал систему передачи любого сообщения при помощи факелов.
В ней 25 символов греческого алфавита записывались в таблицу 5×5. Каждой букве соответствовала пара цифр, первая из которых относилась к номеру строки, а вторая — столбца. Например B — 12, H — 23, и так далее. Если буквы записать не в алфавитном порядке, а в произвольном, то вы получите еще и криптографическую защиту вашего канала связи: сообщение прочитает только тот, у кого будет правильная таблица.
Поскольку каждой букве соответствовала пара чисел от одного до пяти, для передачи сообщения требовались две группы факелов и высокая платформа. Число факелов в левой части обозначало первую цифру, а в правой — вторую. Через какое-то время, когда получатель записывал пару, наборы меняли на другие, обозначающие следующую букву.
Два тысячелетия спустя, уже после изобретения азбуки Морзе, квадрат Полибия продолжал использоваться для общения заключенных при помощи перестукиваний. Стуки шли сериями от одного до пяти, пауза обозначала конец серии и переход к следующей букве. Историк криптографии Давид Кан в книге «Взломщики кодов» пишет, что так общались русские политзаключенные при царе и американские военнопленные во Вьетнаме — для координации своих показаний на допросах и моральной поддержки.
Не пропала и идея оптической сигнализации: само слово «телеграф» первоначально относилось к семафору братьев Шапп, изобретенному в конце XVIII века. Против революционной Франции выступила практически вся Европа, и Конвент был вынужден оборонять республику от превосходящих сил на огромной территории. По приказу правительства между Парижем и Лиллем построили двухсоткилометровую цепь из 22 высоких башен. На вершину каждой из них установили систему подвижных планок, «жестами» которых по цепочке передавали сообщения. Передача каждой буквы занимала около минуты, но в итоге депеша пролетала сотни километров меньше, чем за четверть часа — невообразимо быстро для мира конных гонцов и неспешных почтовых дилижансов. Через какое то время оптический телеграф связал всю территорию Франции, и неизвестно, был бы Наполеон столь же успешен без такого информационного превосходства.
«IN THE GARB OF KWAKER»
Неясно, знали ли создатели первых электрических телеграфов о квадрате Полибия, который бы в любом случае был неудобен из-за отсутствия внятного «пробела» и медленной скорости передачи. Каждую цифру пришлось бы отделять существенными паузами, а больше половины букв кодируются более, чем пятью знаками. Зато точно известно, что создатели первого коммерческого телеграфа — Уильям Кук и Чарльз Уитстон — вдохновлялись презентацией Павла Шиллинга, чей восьмипроводной телеграф в 1833 году связал Петергоф с базой флота в Кронштадте. Сам Шиллинг умер, не успев довести разработку до ума, поэтому первой коммерческой телеграфной линией на электричестве стала система Кука и Уитстона, установленная на двадцатикилометровом участке Большой западной железной дороги в Англии в 1838 году.
Здесь стоит сказать, что в первой половине XIX века электричество не было общедоступной вещью, от которой берегли детей. Промышленное применение динамо-машины началось в 1844 году, но даже после этого до повсеместной электрификации было еще очень далеко. Кроме того, развитие телеграфа долгое время сдерживалось законом Барлоу — ошибочной физической формулой, которая предсказывала огромные значения сопротивления для длинных проводов. Считалось, что из-за этого междугородняя связь попросту невозможна.
Телеграф Кука и Уитстона был бы невозможен без изобретения Вольтова столба — первой электробатареи, использовавшейся как расходник. Оператор нажимал клавиши на передатчике, которые подавали ток от батареи по проводам на сигнальную стрелку. Аппараты этой системы связывало шесть проводов — пять вели к стрелкам, а один, общий, использовался для замыкания цепи.
За счет большого числа проводов системе не нужен был код — буквы можно было прямо считывать с монитора. В зависимости от направления тока в проводах стрелки поворачивались либо по часовой, либо против часовой стрелки. Сходящиеся концы указывали на требуемую букву, которую записывал дежурный оператор.
Именно с пятистрелочным телеграфом связана история о задержании Джорджа Тауэлла, который отравил свою любовницу и попытался после этого скрыться на поезде в Лондон. Полиция выяснила, куда он направился, но не успела остановить состав и передала ориентировку по телеграфу. Та обогнала поезд, и Тауэлла на платформе встретили лондонские детективы. Эта история несколько недель не сходила со страниц британских газет и послужила электрическому телеграфу хорошей рекламой.
Система, которая позволила задержать убийцу, обладала существенным ограничением: в ней можно было закодировать только 20 символов, поэтому из алфавита выкидывались буквы C, J, Q, U, X и Z. Из-за этого, например, оператору было трудно передать характеристику Тауэлла «одет как квакер» (in the garb of quaker), и на другом конце несколько раз запрашивали ее вновь, полагая, что отправитель ошибся. Кроме того, использовать для каждой линии шесть проводов все равно было невероятно дорого, и заказчики требовали уменьшения. Поскольку при отказе от использования еще нескольких букв текст стал бы нечитаемым, то для двустрелочного и однострелочного телеграфа был разработан код.
Каждой букве присваивалось определенное число поворотов стрелочки, для расшифровки которых оператору было необходимо специальное обучение. Чуть позже однострелочный вариант снабдили двумя гонгами с разными тонами — при повороте вправо или влево телеграф издавал разные звуки, что избавило от необходимости непрерывно пристально смотреть на аппарат.
Система Кука и Уитстона была успешной, и применялась многие десятилетия параллельно с другими системами. Несмотря на то, что проводов стало гораздо меньше, стрелочный телеграф обладал существенным недостатком — от него нельзя было отойти ни на минуту. Кроме того, стрелочка не могла двигаться быстрее, чем мог заметить человеческий глаз, что замедляло скорость общения.
Точки и тире
Прорыв изобретения Морзе заключался в том, что его телеграф сигнал записывал, и притом был простым и надежным. Аппарат напоминал однострелочный телеграф, но вместо стрелки в нем стоял пишущий стилус. Сверху аппарата находилась бобина с бумажной лентой, которая приводилась в движение заводным механизмом. При приеме сигнала лента бежала под стилусом, который, реагируя на электрические импульсы, периодически прижимался к бумаге, оставляя след.
Морзе решил кодировать сигнал при помощи черточек разной длины, и разработал свою азбуку. В первоначальном варианте, описанном в патенте 1840 года, она кодировала только цифры, а для преобразования их в буквы необходимо было сверяться со специальной кодовой таблицей.
Морзе не был ни физиком, ни инженером. Он был довольно успешным художником, а телеграфом заинтересовался во время возвращения из Европы в 1833 году. На пароходе один из пассажиров демонстрировал способ управления движением металлической стрелки при помощи электричества из новой книги Фарадея, и это привело Морзе к идее разработать метод коммуникации на этом принципе. Поскольку он ничего не слышал о разработках Шиллинга и других, то считал, что станет первооткрывателем электрической телеграфии.
Спустя некоторое время Морзе встретил Альфреда Вейла, металлурга, который предложил художнику помощь в работе над телеграфом в обмен на 25 процентов будущей прибыли. Именно Вейл понял, что использовать цифровую кодовую таблицу необязательно. Вместо этого он подсчитал, сколько литер (металлических букв для печати оттисков) каждой буквы используется в типографии местной газеты, и на основе этого выбрал самые употребимые. Популярным буквам как I (· ·) и E (·) он присвоил короткий код, а редким буквам типа Q (· · — ·) — длинный.
С именем Альфреда Вейла также связаны споры — поскольку в их паре именно он был «технарем», то некоторые люди считали, что ведущая роль в разработке телеграфа также принадлежала ему. Этому никогда не было документальных подтверждений, а сам Альфред в частной переписке со своим отцом утверждал, что «Морзе переизобрел алфавит и выкинул словари».
Получившаяся в результате азбука сейчас известна как американская азбука Морзе. Она существенно отличается от той, с которой знакомы некоторые из нас, поскольку не состояла просто из точек и тире. В ней использовались также дефисы, ноль обозначался длинной чертой, не имеющей аналогов в типографике, а длительность паузы — пробелов — имела смысловую нагрузку.
В 1848 году немец Фридрих Герке упрощает азбуку Морзе, избавившись от всего, кроме точки и тире. Теперь в случае, если у оператора дрогнула рука и тире получилось длиннее чем нужно, не было необходимости начинать сообщение с начала. Кроме того, было замечено, что опытный оператор со временем начинает понимать сигнал даже не глядя на ленту, а просто слушая шуршание стилуса по бумаге. Если точная длина звуков не имеет значения, то для их расшифровки уже не нужен тонкий музыкальный слух. Все это привело к тому, что вариант Фридриха Герке на Международном телеграфическом конгрессе в Париже в 1865 году приняли в качестве международной азбуки Морзе, а оригинальную систему продолжали использовать в Америке вплоть до XX века.
Переводчик текста в морзянку
Телеграф Морзе был быстрым (около 13 слов в минуту) и надежным механизмом, который, наряду с железными дорогами, изменил повседневную жизнь XIX века. Его идея — временна́я модуляция сигнала, записываемая в строчку в виде точек и тире, впоследствии использовалась для передачи радиограмм, а также при дальнейшем развитии телеграфов.
Телетайп и код Бодо
Система Морзе тоже была неидеальна: она все-таки была кодом из точек и тире, для чтения которого необходим был квалифицированный оператор. Кроме того, сообщение морзянкой занимало на бумаге существенно больше места, чем традиционный текст, а печать была возможна только на узкой ленте. Поэтому следующим шагом в развитии телеграфии стал телетайп — печатная машинка, которая управлялась по телеграфу.
Одну из первых конструкций телетайпа предложил француз Эмиль Бодо. Он заметил, что чтение кода гораздо проще автоматизировать, если передача каждого символа занимает одно и тоже время, тогда как передача нуля азбукой Морзе (5 тире) занимает в 19 раз больше времени, чем буквы латинской буквы E. Чтобы преодолеть это, Бодо создал телеграфный код, названный впоследствии его именем.
Он придумал разделить условное время передачи символа на пять равных временных отрезков. В течение каждого этого отрезка передавалось одно из двух значений — есть ток или нет. По сути, его алфавит состоял из точек и пробелов между ними. Поскольку на каждый символ отводилось пять знаков, а всего знаков два, то таким образом можно зашифровать 2 5 = 32 символа, что покрывает все буквы латинского алфавита и позволяет использовать знаки пробела, конца строки, кавычек и завершения сообщения.
На принимающей стороне автоматическая печатная машинка считывала сигнал, и в зависимости от последовательности импульсов активировала один из печатающих молоточков. Поскольку Код Бодо никогда не предназначался для чтения человеком, его можно было бы не ставить в один ряд с азбукой Морзе. Однако ранние операторы телетайпов вынуждены были для отправления сообщений использовать код, а не буквы.
На их клавиатуре было всего пять клавиш, по числу столбцов из таблицы символов. Например, если оператор хотел передать букву F, ему надо было нажать три центральных клавиши. При нажатии они залипали, автомат передавал сигнал, после чего их отщелкивали и переходили к следующему символу. Опытный пользователь на такой машинке мог набирать до трех символов в секунду, что неплохо и для современных пользователей на обычной клавиатуре.
Зачем спешить
Емко и коротко о масштабе влияния телеграфии на человечество говорить в XXI веке тяжело: мы не можем в полной мере его осознать, так как никогда не видели прежней жизни, в которой новость о смене правителя могла идти к окраинам многие месяцы. Поэтому, вместо заключения можно рассказать две истории, совершенно разные по тональности.
В первой истории нет ярких красок, и на первый взгляд она не имеет отношения к телеграфу. Но американские историки, изучая рынок мяса конца XIX века, обнаружили следующее. До изобретения холодильной машины единственным способом переправить тушу животного с фермы в соседний город было послать живую корову в вагоне-стойле, так что доступность мяса сильно зависела от места жительства.
Морозильная камера технически позволяла реализовывать разделанную тушу далеко от места производства, но, если ферма и магазин разделены тысячей километров, то они не смогут сообщить друг другу, например, о том, что спрос упал и склад забит, и новую партию отправлять не нужно. Приехавшую в этом случае говядину останется только выбросить или раздать бесплатно. Однако, развитая телеграфная сеть позволила торговцам из многих городов координировать свои действия, централизовать производство и сформировать такой рынок, который есть сейчас — когда в любом городе можно просто прийти в магазин и купить говядину, даже если вокруг нет ферм на многие сотни миль.
Вторая история совершенно не похожа на первую: в ней нет ничего об экономике. Сэмюэл Морзе очень любил свою жену Лукрецию, что в эпоху браков по расчету и викторианской морали, осуждавшей в мужчинах эмоциональность, встречалось не очень часто. В начале 1825 года карьера художника пошла вверх — он уехал в Вашингтон, чтобы написать портрет Жильбера Лафайета, героя Войны за независимость. 10 февраля Морзе пишет жене о том, как скучает по ней — не зная, что Лукреция умерла за три дня до этого. На следующий день, 11 февраля, он получает сообщение о ее смерти и мчится домой, но все равно опаздывает на похороны. Сын Морзе неоднократно вспоминал, что для отца был важен именно этот аспект его изобретения — эмоциональная связь близких людей, а не только канал, по которому шлют деловые новости. Если бы свой телеграф Морзе изобрел раньше, он, возможно, успел бы попрощаться.
Словарь секретной переписки: кто на самом деле изобрёл азбуку Морзе и как она работает
Американский художник, основатель Национальной академии дизайна — едва ли вы назовете имя Сэмюэла Морзе, услышав данные регалии. Потому что всему миру этот человек известен не как дизайнер, а как создатель знаменитой азбуки из точек и тире. В честь 230-летия со дня рождения изобретателя рассказываем о его главном наследии.
Всего один провод
Сэмюэл Морзе — американский художник и изобретатель. Получил блестящее художественное образование в Британии, писал пейзажи и портреты, удостоился золотой медали Лондонской королевской академии художеств и даже основал Национальную академию дизайна в Нью-Йорке. Однако в начале XIX века в США было мало ценителей искусства, поэтому в 1830-х Морзе решил стать изобретателем. Над своей телеграфной системой он работал с начала 1830-х. Первая демонстрация в 1837 году оказалась неудачной. Только заключив партнёрство с изобретателем Альфредом Вейлом, Морзе смог доработать свою задумку до работающего прототипа. Заручившись поддержкой Конгресса США, 24 мая 1843 года он открыл свою первую телеграфную линию из Балтимора в Вашингтон. Первую телеграмму отправил сам Морзе — ею стала цитата из Библии (Числа 23:23): «Вот что творит Бог!» («What Hath God Wrought!»). Фразу выбрала Энни Гудрич Эллсворт, дочь Генри Эллсворта, руководителя патентного ведомства США, лоббировавшего изобретение в Конгрессе. Морзе подписал историческую телеграмму и подарил её Энни.
Аппарат Морзе не был первым телеграфом. На тот момент уже больше сорока лет (с 1792-го) функционировала первая в мире сеть оптического телеграфа Клода Шаппа во Франции. А электрический телеграф за пять лет до Морзе — в 1832 году — продемонстрировал русский дипломат и изобретатель Павел Львович Шиллинг. Однако система Морзе обладала рядом преимуществ, благодаря которым она на долгие годы стала самой популярной телеграфной системой в мире и до сих пор сохраняет свою актуальность в некоторых областях. Во-первых, для системы Морзе требовался всего один провод, ведь сигнал представляет собой лишь замыкание электрической цепи. Позже эта особенность стала незаменимой для радио, ведь для такого простого сигнала было достаточно очень узкой полосы частот. Кроме того, аппарат Морзе был одним из первых пишущих телеграфных аппаратов. Он фиксировал сообщение в форме точек и тире на бумажной ленте одновременно с получением сообщения. Это позволяло принять телеграмму, даже если телеграфист отсутствовал на линии.
В качестве передатчика электрических сигналов (станция А) в телеграфном аппарате Морзе применяется ключ, подключенный к источнику электричества. Телеграфист нажимал на ключ, замыкая цепь, подававшую ток на линию связи. На приемной станции ток поступал на электромагнит, который прижимал смоченный чернилами валик к телеграфной ленте. Позже телеграфисты заметили, что могут принимать телеграммы на слух, не обращая внимания на телеграфную ленту, благодаря музыкальности азбуки Морзе.
Тире — точка — тире
Азбука Морзе — способ кодирования знаков (букв, цифр и специальных сигналов) при помощи комбинаций коротких и длинных сигналов (точек и тире). Азбука Морзе является неравномерным кодом, поскольку у разных букв алфавита длина кода изменяется от одного (E) до шести (для различных знаков препинания) символов (точек и тире). Длина кода обычно соответствует частоте использования буквы, поэтому на гласные в среднем приходится меньшее количество точек и тире. Фактически системе необходим третий сигнал — пауза для отделения букв друг от друга.
Несмотря на название азбуки, Морзе все же нельзя назвать её полноправным автором
В оригинальном патенте Морзе предложил неудобную и громоздкую систему, где, например, числу 1 соответствовала одна точка, а числу 9 — девять точек. Первую рабочую версию азбуки Морзе разработал его партнёр и коллега Альфред Вейл, американский бизнесмен и изобретатель. Впоследствии Вейл долго судился с Морзе, пытаясь добиться признания своей роли в разработке телеграфа Морзе.
В дальнейшем азбука Морзе многократно перерабатывалась и адаптировалась, становясь всё более удобной для приёма на слух и использования на радио. Появились ее национальные варианты. Русская версия азбуки Морзе была утверждена 21 июня 1856 года в табеле «Высочайше утвержденные телеграфическiе знаки Морзе для Латинской и Русской азбукъ». А знакомый нам сейчас международный вариант азбуки Морзе на самом деле был разработан Фридрихом Гёрке в 1848 году. Он отличался тем, что оптимизировал количество тире — ведь тире занимает гораздо дольше времени, чем точка. В 1865 году система Гёрке была принята как международный стандарт.
«Условный язык»
Для экономии времени и денег текст телеграмм максимально сокращался — отсюда пошло выражение «телеграфный стиль». Для максимального сокращения использовались кодовые книги — своеобразные словари, в которых часто встречающимся выражениям и словам соответствовали специальные буквенные или числовые коды. Помимо экономии, это позволяло скрыть содержимое сообщения от любопытных глаз. Первой кодовой книгой для азбуки Морзе стал «Словарь секретной переписки, приспособленный к использованию с электромеханическим телеграфом Морзе» (1845) Фрэнсиса Смита, компаньона Морзе, лоббировавшего изобретение в Конгрессе США и финансировавшего путешествие изобретателя в Европу.
В России использование таких кодовых книг долгое время было разрешено только для государственных и военных целей. В коллекции Музея криптографии, например, есть первая кодовая книга в Российской империи — «Русский универсальный телеграфный код» (1908). Составитель, Михаил Юрьевич Поггенполь, лично обратился к министру внутренних дел П. А. Столыпину и добился отмены устаревшего закона о запрете использовать «условный язык» (код) в телеграфной переписке. В 1907 году Столыпин внёс соответствующие изменения в правила телеграфной корреспонденции.
Есть все мы, а есть Андрей Зализняк: история жизни великого русского лингвиста
Ещё один предмет в коллекции музея — «Словарь для шифрованной корреспонденции» Министерства торговли и промышленности (1916). Режим секретности военного времени требовал дополнительных мер безопасности, поэтому фразы и слова кодировались числовыми группами и могли перешифровываться при помощи аддитивов, то есть прибавления заранее условленных чисел к полученному коду. Например, фраза «Купите электролитическую медь и феррохром из Огайо за полцены согласно поручению начальника отдела промышленности» кодировалась таким образом:
12602 08947 06119 10775 06146 19231 12709 12983 22802 21104
Первые три числа каждой кодовой группы чисел соответствовали странице словаря, а последние два — номеру слова на этой странице. После кодирования сообщения отправитель прибавлял к каждому коду аддитив — заранее условленную и известную получателю последовательность чисел. Благодаря этому, даже имея данный словарь, но не зная аддитив, злоумышленник мог дешифровать только абсурдный набор слов, например «Частная железная дорога долголетняя многозначительно чеканит монету по причине болезни ъ родительный падеж…».
Ритм Пятой симфонии Бетховена
Несмотря на своё удобство, азбука Морзе вызывала определённые сложности для криптографов, ведь всего одна упущенная точка могла изменить количество букв в секретном сообщении, из-за чего все последующие буквы оказывались сдвинуты относительно ключа шифрования и были бы расшифрованы неправильно. Поэтому многие шифры специально разрабатывались для использования с азбукой Морзе. Например, в немецком шифре ADFGVX для кодирования сообщений использовалось всего 6 букв, подобранных таким образом, чтобы максимально отличаться в азбуке Морзе.
Некоторые буквы азбуки Морзе становились политическими символами. Например, символом из самых масштабных антифашистских компаний в Европе во время Второй мировой войны стала V — не только буква латинского алфавита, но и соответствующий ей ритм в азбуке Морзе.
«V for Victory» — одна из самых масштабных антифашистских кампаний в Европе во время Второй мировой войны
Виктор Огюст де Лавеле, бывший бельгийский министр юстиции, бежал в Англию и стал диктором на британской радиостанции BBC. В эфире 14 января 1941 года он попросил всех бельгийцев использовать букву V в качестве объединяющего знака, являющегося первой буквой victoire («победа») на французском языке и vrijheid («свобода») на голландском. Это было началом V-кампании. После чего V-граффити быстро распространились на стенах Бельгии, а затем и всей Европы. Уинстон Черчилль и многие другие поддержали эту кампанию.
Буква V (начало слова Victory) на азбуке Морзе напоминает ритм Пятой симфонии Бетховена: ее первые четыре ноты соответствуют точка — точка — точка — тире.
Именно начало 5-й симфонии Бетховена, означавшее «V for Victory», воспроизводилось в начале кодовых сообщений радио BBC, транслировавших тайные послания повстанцам по всей Европе. Сами такие сообщения могли показаться совершенно бессмысленными на первый взгляд: «Jean a de longues moustaches» («У Жана длинные усы»), но для групп Сопротивления они могли стать сигналом начала реальной боевой операции.
Попробовать расшифровать слова, переданные с помощью кода Морзе, а также посмотреть на первые российские кодовые книги можно будет в Музее криптографии, который откроется в этом году в Москве.
На обложке: портрет Сэмюэла Морзе, около 1850 года. Фото: Мэтью Брейди
Как работает телеграф?
Передача информации производится при помощи азбуки Морзе. При таком способе передачи буквы кодируются последовательность точек-тире, например буква А в азбуке морзе выглядит как · − (точка тире) , а буква Ц как − · − · (тире точка тире точка) .
Простой телеграфный аппарат работает так.
На передающей стороне стоит батарея питания которая является источником питания для электромагнита на приемной стороне. Телеграфист получив информация которую нужно передать переводит её в азбуку морзе, далее последовательно передает буквы сообщения нажимая на клавишу телеграфного ключа, при этом точка это короткое нажатие, тире длинное. Нажимая на ключ с батареи через линию связи подается питание питание на электромагнит приемной стороны. Электромагнит притягивает к себе рычаг с грифелем который оставляет на движущейся бумажной ленте отметки в виде символов азбуки Морзе. Телеграфист принявший телеграмму расшифровывает её и передает адресату.
Приемно-передающий аппарат Морзе.