La actriz Hedy Lamarr, de nombre real Hedwig Eva Maria Kiesler (1914-2000) es conocida por haber sido protagonista de conocidas películas norteamericanas a partir de los años 1930's, pero también fue ingeniera de formación, y realizó algún desarrollo notable como fue su sistema para dirigir torpedos por control remoto mediante ondas de radio, desarrollado en 1938, y que sirvió posteriormente para el desarrollo de las modernas técnicas de FHSS o Frequency-Hopping Spreads Spectrum (Técnica de Espectro Ensanchado por Salto de Frecuencia). Su peripecia vital hace cierto el dicho de que la realidad supera a la ficción y, en este caso, al mejor guión del género de espionaje. Su vida es una historia que tiene de todo: nazis, fascistas, muerte, conspiración, escenas de desnudez, armamento militar, violencia de género, machismo, una guerra mundial, inteligencia, actuación, música, consumo problemático, traición, persecución y escape.
Hedy Lamar, actriz e ingeniera, protagonista femenina de la famosa película Sanson y Dalila (1949, dirigida por Cecil B. DeMille), nació en Viena (Austria) en 9 de noviembre de 1914 en el seno de una familia judía de clase alta, siendo hija única. A los 4 años de edad tuvo tutorías particulares, por lo que a sus 11 años ya dominaba el piano y la danza, además de hablar cuatro idiomas. A los 16 se volcó al estudio de artes escénicas en la escuela de Max Reinhardt (directora de cine y teatro), comenzando así su carrera cinematográfica a principios de los años 30. Su belleza atrajo la atención de directores de la época como Max Reinhardt o Gustav Machatý, a cuyas órdenes rodó en 1933 Ecstasy (Extasis), película checoslovaca que incluye escenas en las que aparece en dos escenas corriendo completamente desnuda por los bosques o experimentando orgasmos, y que la lanzó a la fama de la mano del escándalo. Por estas escenas se la conocería como la primera mujer en la historia del cine que apareció desnuda en una película comercial.
Pero este trabajo no agradó demasiado al que sería su primer marido, el fabricante y magnate de armas autriaco Friedrich Alexander Maria Fritz Mandl (1900-1977), el cual atraído por esta película, arregló con sus padres un casamiento de conveniencia y fue prometida en matrimonio en contra de su voluntad, y que tuvo lugar en agosto de 1933. Friedrich Mandl, de familia católica, no creía en eso de la magia del cine, y las escenas le parecieron demasiado creíbles, e intentó infructuosamente hacerse con todos los ejemplares existentes de la película en la que su esposa aparecía desnuda. Fritz Mandl suministraba armamento ilegal y sistemas de control a los gobiernos fascistas de Europa, es decir, a Adolf Hitler y a Benito Mussolini, de los cuales era amigo personal, algo que choca con la condición de judía de Hedy Kiesler.
Mujer polifacética y de carácter decidido, compaginó su formación en música, danza e idiomas con estudios de ingeniería. Gracias a su matrimonio con Fritz Mandl, mantuvo contacto durante la década de los 30 con numerosos fabricantes de armas de toda Europa, lo que le permitió tener conocimiento de primera mano de los avances tecnológicos que se estaban implementando en los sistemas de armamento y de comunicaciones de la época, sobre todo del armamento de las fuerzas armadas alemanas.
La relación de Hedy Kiesler con su primer marido no fue ideal. Muy celoso, Fritz Mandl la obligaba a acompañarle en todas las cenas y viajes de negocios. Fue encerrada en casa y sometida a un estricto control. Era una “esposa trofeo” a la que se le negaba la vida social sin su marido, y su incipiente carrera artística se estancó. Pero en esa soledad aprovechó para continuar sus estudios de ingeniería, y utilizó su inteligencia para obtener de los clientes y proveedores de su marido los pormenores de la tecnología armamentística de la época, que cedería a las autoridades de los Estados Unidos años más tarde.
En 1937 Hedy Kiesler protagonizó una rocambolesca huida de su celoso y tiránico marido, aprovechando un viaje de negocios del que participaba obligada por su marido. Administró un somnífero a su asistenta (que se parecía mucho a ella), tomó su ropa y salió disfrazada como si fuera ella, tras lo que escapó hacia una estación de tren y viajó a París, siendo perseguida por la guardia de Mandl. De París viaja a Londres, donde conoce al productor cinematográfico norteamericano Louis B. Mayer, (uno de los fundadores y jefe de la famosa productora y distribuidora cinematográfica Metro-Goldwyn-Mayer), y toma el mismo barco transatlántico en el que éste regresa a Estados Unidos, y se exilia en Estados Unidos, donde reanudó su carrera cinematográfica en Hollywood tras conseguir ser contratada por Mayer durante el viaje en el transatlántico. Al contratarla, Mayer le puso una condición: que cambiara su nombre, para que no la asociaran a Éxtasis, la película en la que ella había protagonizado el primer desnudo en toda la historia del cine. Así, Hedy Kiesler adoptó su nuevo nombre, Hedy Lamarr. Hedy Lamarr, la actriz de deslumbrante belleza, se convertiría en una gran estrella cinematográfica con su actuación en la película Argel (1938).
Allí conocerá a su segundo marido, George Antheil (1900-1959), compositor y pianista. Es el año 1938, la Alemania nazi se ha anexionado su Austria natal, ella es de familia judía, y la amenaza de guerra se cierne cada vez más sobre Europa. Hedy Lamarr, junto con su nuevo marido, George Antheil, decide colaborar con su nuevo país de acogida poniendo todo su conocimiento (adquirido en Austria) sobre los sistemas de armamento de las potencias del Eje y desarrollando un novedoso sistema que permitiera dirigir torpedos por control remoto mediante ondas de radio y que no fuera fácilmente interceptable por el enemigo.
Los torpedos que se utilizaban hasta entonces, lanzados desde barcos o submarinos, seguían una trayectoria rectilínea. Había que situarse en línea recta con el objetivo y calcular la trayectoria del torpedo, incluyendo el tiempo que tardaría el torpedo en alcanzar el objetivo y el desplazamiento de éste, que normalmente tratará por todos los medios de esquivar el torpedo en cuanto lo detectara (visualmente).
La solución propuesta era instalar un sistema de control por radio que permitiera modificar sobre la marcha la trayectoria del torpedo mediante control remoto, pero era necesario incorporar un mecanismo que evitara las interferencias de otros equipos de radio, o lo que es peor, que el enemigo pudiera hacerse con el control del proyectil interceptando la comunicación, y "devolviéndolo" en el peor de los casos a su propietario. Ello era motivo de que los gobiernos se resistieran y rechazaran la fabricación y uso de torpedos teledirigidos.
Para superar estos inconvenientes, Lamarr y su esposo, que era un pionero de la música mecanizada y la sincronización automática de instrumentos musicales, idearon un sistema de radio que en lugar de utilizar una única frecuencia para controlar los torpedos, utiliza un conjunto de varias frecuencias muy próximas entre sí. La emisora utiliza cada una de esas frecuencias por un período de tiempo muy corto y va saltando rápidamente de una a otra siguiendo un patrón o secuencia preestablecida. Esto hace imposible que la comunicación fuera interceptada eficazmente, a menos que el enemigo conociera el patrón de salto de frecuencias. Pero surge un problema técnico: emisor y receptor deben compartir el patrón de saltos de frecuencia y deben estar perfectamente sincronizados en el tiempo.
La solución que propusieron se basaba en el empleo de unos rollos de papel perforado en los que estaba escrito el código de salto mediante perforaciones, algo similar a los rollos de papel perforado que utilizaban las antiguas pianolas para interpretar piezas de música: un rodillo hace girar el rollo, que pasa por un mecanismo de palancas que se activan al encontrar una perforación en el papel, y pulsan la tecla correspondiente. El sistema propuesto usaba un par de tambores giratorios perforados idénticos (a modo de pianola) que giraban sincronizados (uno en el emisor y el otro el receptor) para ir cambiando la frecuencia entre un conjunto de 88 frecuencias. La sincronización se conseguía haciendo que los dos tambores giraran a la misma velocidad e iniciándolos al mismo tiempo en el control del barco y en el torpedo teledirigido.
Lamarr y Antheil consiguen la patente para su invento el 11 de agosto de 1942 (patente estadounidense nº 2.292.387, patente para un sistema de comunicaciones secreto destinado a torpedos teledirigidos por radio e imposibles de detectar por el enemigo), y se la ofrecen a continuación a la Marina norteamericana. Pero el Departamento de Defensa no le pilla el punto al tema de aplicar el principio de la pianola al control de los torpedos, y además posiblemente consideró que en esa época nadie tomaba en serio a una mujer bella en cuestiones intelectuales”, por lo que descartó la explotación inmediata del sistema de control de Antheil y Lamarr. En lugar de ello el Departamento de Defensa considera que la actriz puede colaborar en el esfuerzo de guerra (en la que ya estaba inmerso Estados Unidos) de una forma más eficaz: aprovechar su popularidad y atractivo para fomentar la venta de bonos de guerra. Como promoción, se premiaba con un besito de la Lamarr por cada compra superior a 50.000 dólares estadounidenses en bonos.
Hay que decir que la patente de su invención se hizo bajo su “apellido de casada”, una de las tantas prácticas de las sociedades en la que la identidad de una mujer se diluye en la de su marido al casarse, otorgándole así también sus triunfos. La inscripción de la patente, registrada el 11 de agosto de 1942 fue hecha bajo la sigla de H.K. Markey. Las primeras iniciales corresponden a su nombre de pila (Hedy Kiesler) y no a su nombre artístico, el apellido era el apellido de quien era su marido en ese momento. El hecho de que sus patentes se concedieran con su “nombre de casada” y no por su nombre artístico impidió que su contribución recibiera el reconocimiento que merecía.
Aunque rechazada en un principio por las autoridades de guerra, la idea de Lamarr no acabó cayendo en saco roto. No se consideró práctico este sistema por ser de concepción mecánica, pero lo cierto es que el el gobierno de EEUU confiscó la patente tiempo después con la burda excusa de que se trataba de la propiedad de una “extranjera enemiga”, y mantuvo la patente clasificada hasta que la pudo compartir con diferentes contratistas después de que se obtuvo la forma de que el salto de frecuencia fuera electrónico en lugar de mecánico, cosa que consiguió en 1957 la compañía Sylvania Electronics. El sistema, ya electrónico, fue aplicado a usos militares a partir de los años 60, siendo empleada la patente para desarrollar comunicaciones militares inalámbricas para misiles guiados (la patente ya había expirado, sin llegar a producir un solo dólar de beneficio para el matrimonio). El primer uso que tuvo esta tecnología fue durante la famosa “Crisis de los misiles de Cuba”, un conflicto en el que se trenzaron Estados Unidos, la URSS y Cuba en 1962, cuando EEUU se enteró que en la isla cubana había misiles nucleares con un alcance medio. A partir de esta idea se desarrollaría posteriormente la actual técnica denominada "Espectro Ensanchado por Salto de Frecuencia" (FHSS, Frequency-Hopping Spread Spectrum, en nomenclatura inglesa).
FHSS es una técnica de modulación que utiliza un número determinado de señales portadoras de diferente frecuencia que son moduladas con la señal base a transmitir (los datos a transmitir). El sistema utiliza cada una de estas frecuencias para emitir durante un periodo de tiempo muy breve (típicamente del orden de varios milisegundos) y salta a la siguiente frecuencia, y así sucesivamente. El patrón de saltos de frecuencias sólo lo conocen el emisor y el receptor, y es generado aleatoriamente a partir de unas tablas de códigos.
Las ventajas de este sistema frente al uso de una única frecuencia son múltiples: mayor resistencia al ruido y a las interferencias, seguridad y posibilidad de compartir simultáneamente el mismo rango de frecuencias entre varios usuarios, ya que aquellos receptores que reciban señales que no correspondan a su patrón de salto (las señales de otros usuarios), las interpretarán como ruido y las descartarán.
Esta técnica de modulación se emplea actualmente en numerosas aplicaciones, desde sistemas de radiocontrol y modelismo (maquetas de coches y aviones) hasta las telecomunicaciones, siendo la técnica básica en el sistema Bluetooth y en otros sistemas de telecomunicaciones.
En cuanto a Hedy Lamarr, después de la guerra fundó su propia compañía cinematográfica, y produjo y protagonizó algunas películas. En los descansos de rodaje, aprovechaba para seguir desarrollando su faceta de inventora. Pero su carrera cinematográfica entró en declive en los años 50, protagonizando su última película en 1958. En total, Lamarr protagonizó unas treinta películas en su carrera, la mitad de las cuales fueron realizadas hasta 1945. Su segundo marido, George Antheil (entre 1939 y 1941), falleció en 1959. En total Lamarr se casó y se divorció seis veces a lo largo de su vida y tuvo tres hijos. Lamarr cayó en el consumo problemático de pastillas y la aparición de obsesiones estéticas. Sus años más oscuros llegaron a partir de la década de 1960, cuando se volvió cleptómana y llegó a ser acusada de robo en tiendas. Fue detenida muchas veces por ello, hasta que se recluyó en su casa en Miami, pasando sus últimos días de vida aislada del mundo que la marginó intelectualmente y la expuso como un objeto de deseo para varones.
Tampoco su labor como inventora fue reconocida hasta después de su muerte, que tuvo lugar el 19 de enero de 2000 en Florida. Desde 2005 el día de su cumpleaños, el 9 de noviembre, está señalado como el “Día del Inventor” en los países de habla germana (Austria, Suiza y Alemania). Y en mayo de 2014, Lamarr y Antheil fueron incorporados a título póstumo en el “Inventors Hall of Fame” (Salón de la Fama de los inventores) de Estados Unidos.
Publicado en Guía de la Radio
nº 87 (09-11-2014)
(con añadidos adicionales)
La práctica del Rebote Lunar o EME (Earth-Moon-Earth) es una actividad que realizan un grupo relativamente reducido de radioaficionados, en las bandas de VHF, UHF y superiores. En esta actividad se intenta la realización de contactos entre dos estaciones de cualquier parte del mundo usando la Luna como repetidor natural. Estos contactos son difíciles de realizar, ya que las señales de radio deben recorrer más de 700.000 km entre ida y vuelta y a lo que hay que añadir la pobre reflexión de las señales de radio en la superficie lunar (reflexión efectiva del orden del 10%), lo que hace que las ondas de radio sufran atenuaciones totales del orden de 250 dB o más (dependiendo de la banda de frecuencias empleada) desde que salen de la antena transmisora hasta que se reciben de vuelta en la Tierra casi 2,5 segundos después.
Esto obliga a los radioaficionados que practican el Rebote Lunar a utilizar estaciones de radio muy bien preparadas para esta actividad: Requieren potencias de transmisión elevadas (al menos varios cientos de vatios, aunque la potencia máxima de transmisión está limitada en el caso de los radioaficionados por ley), emplear un sistema de antenas muy directivo y de alta ganancia, con el fin de multiplicar por muchas veces la potencia de transmisión efectiva radiada en dirección a la Luna y la sensibilidad en recepción del sistema de antena (típicamente el sistema consite en un conjunto de varias antenas yagi de alta ganancia enfasadas), y el empleo en recepción de preamplificadores de señal y receptores muy sensibles y de muy bajo nivel de ruido. Aún así, los contactos entre radioaficionados por rebote lunar suelen ser bastante dificultosos, con señales recibidas que en la mayoría de los casos apenas superan el ruido de fondo, y normalmente los contactos se limitan al intercambio de unos controles del contacto. Tradicionalmente se empleaba la telegrafía, y eran más dificultosos en fonía, empleando en estos casos la banda lateral única. No obstante, la aparición de modos de transmisión digitales más avanzados desde principios del siglo XXI, como el JT65 (ideado por el radioastrónomo, Premio Nóbel y radioaficionado norteamericano Joe Taylor) facilitan un poco más estos contactos, al ser métodos digitales diseñados para operación con señales extremadamente débiles, y por tanto son mucho más sensibles que la telegrafía.
Entre radioaficionados, el primer contacto mediante rebote lunar tuvo lugar el 21 de julio de 1960, entre las estaciones de dos radioclubs norteamericanos (W6HB y W1BU) en la banda de 23 cm (1215-1300 Mhz). Pero anteriormente otras instituciones provistas de medios mejores y más sofisticados ya habían sido capaces de recibir los primeros ecos de la Luna de señales de radio dirigidas hacia ella.
![]() Típica antena de RADAR de la época, constituida por dipolos horizontales apilados. (Haz clic en la imagen para ampliarla). |
La historia indica que fueron los norteamericanos los primeros en obtener ecos de señales de radar reflejadas en la Luna. El 25 de enero de 1946, los ingenieros estadounidenses del Signal Engineering Laboratories contactan por primera vez en la historia con la Luna mediante el uso del radar. El origen de la señal provino de una de las antenas especialmente diseñada para tal fin localizada en DeWitt, en el condado de Belmar, en el estado norteamericano de Nueva Jersey.
Mediante este novedoso experimento realizado dentro del Proyecto Diana, el hombre consiguió establecer contacto por primera vez en la historia con un satélite. El radar emitió ondas eléctricas de alta frecuencia hacia el espacio mediante un viaje de ida y vuelta a la Luna de 764.342 kilómetros, recibiendo las señales a los dos segundos y medio después.
Recordemos que RADAR fue el término acuñado en 1941 por la Marina de los Estados Unidos como un acrónimo para RAdio Detection And Ranging, siendo desarrollado en secreto en las naciones en todo el mundo durante la Segunda Guerra Mundial. El radar es un sistema de detección de objetos que utiliza ondas de radio para determinar el alcance, la altitud, la dirección o velocidad de los objetos. Se puede utilizar para detectar aviones, barcos, naves espaciales, misiles guiados, vehículos de motor, formaciones meteorológicas, etcétera. La antena de radar transmite pulsos de ondas de radio o de microondas que rebotan en cualquier objeto que encuentren en su camino. El objeto devuelve reflejada una pequeña parte de la energía de las ondas a una antena que normalmente se encuentra en el mismo sitio que el transmisor.
Aunque la historia asegura que fueron los norteamericanos los primeros en lograr captar ecos de señales de radio reflejadas en la Luna, se ha podido demostrar que los alemanes ya lo habían logrado de forma casual en el año 1943, en el transcurso de la Segunda Guerra Mundial, siendo por ello realmente los primeros en escuchar los ecos en la Luna de una transmisión de radio.
En la revista alemana Funkgeschichte, Nº 87 (año 1992) apareció publicado un artículo con el título (traducido): Medición de la distancia a la Luna por medio de las ondas de radio en 1943 . En titulares decía: Casi ha pasado medio siglo desde que se produjo un importante hallazgo en la historia de la radio, que logró probar toda una teoría y hoy ha quedado casi en el olvido. Debido a ciertas circunstancias, dicho artículo no fue publicado y apareció mucho más tarde .
La estación transmisora fue una estación de radar alemana situada en la isla de Rügen, en la costa este alemana del mar Báltico, en una colina en Bakenberg, entre Göhren y Thiessow. La antena del equipo de radar fue construida por la casa Haushahn de Munich, y consistía en dos mástiles paralelos de 30 m de altura, que podían moverse en acimut (en el plano horizontal) pero no en elevación. En la punta de cada mástil había un total de 16 dipolos (en total 32) con polarización horizontal. Esto formaba un sistema de antena de polarización horizontal altamente directivo sobre el horizonte y de alta ganancia. La frecuencia de transmisión era de 560 Mhz (UHF), y la potencia utilizada por la estación alcanzaba los 120 kW.
El área de captura de la antena era de unos 45 m2. Esto permite estimar la ganancia de la antena, que es del orden de 33 dBi. Además, en el artículo se establecía expresamente que la sensibilidad del receptor había sido por primera vez mejorada por el uso de un preamplificador de recepción. El factor de ruido del preamplificador era 12, pero no se sabe con seguridad si este factor se refería a una simple relación de potencias (veces en potencia) o la cifra de ruido en decibelios. Parece más bien lo primero, ya que en aquella época no se usaba en Alemania el decibelio como unidad de medida relativa de potencias.
Con estas condiciones de la estación de radar, la máxima distancia a la que podían ser detectados los barcos era de 50 km, y los aviones a 250 km.
Una tarde de septiembre de 1943, el cielo estaba completamente cubierto; el ingeniero Wilhelm Stepp y su ayudante técnico Willy Thiel, detectaron un eco procedente de Finlandia, lo que les hizo pensar inmediatamente en la presencia de algún aparato enemigo. Cambiando la dirección en la que apuntaba la antena, el eco desaparecía. Pero al apagar el transmisor los ecos se mantenían durante 2,5 segundos; parecía claro que los ecos venían de la Luna, que estaba saliendo en aquel momento, cosa que pudieron comprobar al día siguiente cuando el cielo estaba despejado. Estimaron entonces la distancia a la Luna en 375.000 km y publicaron estos resultados más tarde.
(Nota: no se recuerda dónde ni cuándo se publicó dicha información, aunque con los datos proporcionados en este artículo, sobre la distancia a la Luna, condiciones climatológicas en el mar Báltico en septiembre de 1943, y la Luna saliendo sobre Finlandia, se podría determinar con mucha precisión la fecha exacta de los primeros ecos del hombre en la Luna).
El artículo concluye: La lenta desaparición de la señal podría deberse al movimiento vertical de un cuerpo reflectante fuera del haz de la antena fuertemente polarizado horizontalmente. La cuestión es si el equipo de radar grabó la señal de la Luna oculta por el cielo lleno de nubes .
Esta fueron las impresiones del ingeniero Wilhelm Stepp y su ayudante técnico Willy Thiel en septiembre de 1943, después de sus cuidadosas mediciones. Ellos publicaron más tarde: Cuando el cielo estuvo claro al día siguiente y la Luna era visible, la medición de la distancia Tierra-Luna pudo ser probada. Por tanto, el peligroso enemigo sobre el cielo de Finlandia fue nuestra vieja Luna, y ahora podemos conocer que la distancia medida con exactitud era de 375.000 km .
Hoy en día (2004), cuando las generaciones más viejas de radioaficionados y el público en general habla sobre los viejos días de la radio, es por general refiriéndose a las primeras estaciones de radiodifusión que escucharon. Realmente, cuando la radio alcanzó el primer uso practico, se la llamó Telegrafía Sin Hilos (TSH), y se usaba para enviar mensajes principalmente entre buques o entre éstos y estaciones de tierra, y luego entre estaciones de punto a punto utilizando solamente radiotelegrafía. Así fue durante la primera década del siglo XX. La radiodifusión no entró realmente en escena hasta después de la I Guerra Mundial.
El inicio de la radio comercial a bordo de buques suponía el envio de mensajes y señales de aviso a distancias de unos pocos centenares de millas, debido a las limitaciones de la recepción a causa de la escasa sensibilidad de los detectores de los receptores y la falta de amplificadores de audio por aquellos primeros años de la radio. Como podía esperarse, todos los equipos de radio de los primeros tiempos eran bastante rudimentarios.
Los transmisores comerciales y de aficionado utilizaban algún tipo de estallador a chispa para generar impulsos de radiofrecuencia (RF) al ritmo de una corriente alterna (CA), que hacía que las ondas de RF fuesen radiadas desde una antena conectada o acoplada al circuito del estallador. Eran los denominados "Transmisores a chispa", y la CA utilizada en la mar para hacer saltar la chispa a través del estallador del emisor provenía de un convertidor rotativo, formado por un motor a 110 Vcc que movía un alternador que generaba una corriente alterna de 110 V con una frecuencia de unos 400 Hz. Esta tensión se elevaba luego a varios millares de voltios por medio de un transformador y se aplicaba al estallador para que pudiera saltar la chispa generadora de los impulsos de RF. Este estallador tenía dos electrodos metálicos, separados por aire, con espaciado entre electrodos ajustable, y estaba conectado por un lado al devanado de alta tensión del transformador de CA, con un condensador en paralelo con éste, y por otro lado también en serie con el primario de un transformador de alta frecuencia, cuyo secundario estaba acoplado a una antena de hilo ditada de bobinas de carga.
Cuando la tensión de cada semiciclo de la tensión de CA aplicada al estallador alcanzaba un valor suficiente, saltaba la chispa a través de los electrodos del estallador hasta que la tensión de CA de 400 Hz caía hasta el punto de extinción. El inicio de la corriente de la chispa, fluyendo a través del primario del transformador de antena, generaba e inducía en el secundario del mismo una corriente de RF que circulaba por el circuito de acoplamiento y la antena.
La frecuencia de la corriente de RF generada dependía básicamente de la longitud eléctrica efectiva de la antena (la antena era prácticamente el único elemento de sintonía del transmisor). La corriente de RF solamente oscilaba durante un tiempo relativamente corto tras iniciarse cada chispa (en cada semiciclo de la corriente alterna de 400 Hz). Esto daba por resultado unos impulsos de RF que se iniciaban con un valor de amplitud alto y que decaía rápidamente hasta su extinción, por lo que se denominaban impulsos amortiguados. Como en cada semiciclo de la CA de 400 Hz se generaba un impulso amortiguado, la sucesión de éstos formaban lo que se llamaban trenes de ondas (800 impulsos por segundo).
El hilo de la antena y sus bobinas de carga, más su capacidad a tierra formaban un circuito resonante a alguna frecuencia dada, que era la frecuencia de operación del transmisor, como podía ser por ejemplo 500 kHz (o kilociclos por segundo, como se decía entonces), frecuencia que era independiente de la frecuencia de la CA de alimentación. 500 Khz ha sido una frecuencia muy usada en el ámbito de la radio marítima.
Dado que en cada impulso amortiguado los ciclos de onda van variando su amplitud rápidamente desde el valor máximo hasta cero, sus formas de onda no son sinusoidales puras, dando como resultado la generación de numerosos armónicos y, con ello, una señal de banda ancha.En efecto, las emisiones de los transmisores de chispa eran muy anchas, particularmente si la antena estaba fuertemente acoplada al circuito del estallador. Ello originaba problemas, especialmente después que las estaciones de radiodifusión empezasen a compartir las ondas con las de los buques. Cuando los buques salían de un puerto como el de Nueva York o San Francisco y ponían en marcha sus 2 kW de señal de chispa en 500 kHz, altamente distorsionada, todos los receptores de radiodifusión (normalmente sintonizados entre 550 y 1.500 kHz) escuchaban algo de las señales de chispa por encima de las de la emisora de radiodifusión que tenían sintonizada.
Los radioyentes no apreciaban demasiado tales interferencias, y menos aún los responsables de las estaciones de radiodifusión, por lo que no se tardó en disponer que los buques que usaban sus equipos chisperos al entrar o salir del puerto lo hicieran a muy baja potencia o, mejor aún, cuando el buque se encontrara ya en mar abierta. Entonces había muchos tipos diferentes de detectores de señal desarrollados en los primeros días que hacían posible escuchar en aurículares las señales de RF modulada. Pero todos ellos eran bastante poco sensibles y ninguno era capaz de amplificar las señales recibidas, ya que operaban directamente con la señal captada por la antena (no existían aún los amplificadores de señal). Una de las exigencias a los operadores de radio de entonces era el tener un par de muy buenos oídos.
Al final de la década de los 1900's se encontró que apoyando cuidadosamente un alambre fino (que se denominó "pelo de gato") sobre un trozo de mineral galena en un punto sensible de la superficie de este mineral, se formaba un diodo rectificador que detecta bastante bien las señales de RF. A esto se lo denominó detector de cristal. Con un detector así en un circuito de recepción, un tren de ondas de RF y que varía su amplitud 800 veces por segundo puede ser rectificado y transformado en un tren de impulsos de baja frecuencia de unos 800 Hz. La débil corriente resultante de baja frecuencia es capaz de hacer vibrar la membrana de unos auriculares magnéticos, dando como resultado una nota audible de 800 Hz.
También a finales de primera década del siglo XX, se desarrollaron las primeras válvulas de vacío, de dos elementos (diodos) y de tres elementos (triodos). Con los diodos a vacio ya no fue necesario tener que buscar con frecuencia algún punto sensible de la galena, ya que los golpes de mar u otro trato brusco al pelo de gato movían su posición en la superticie del cristal de galena, perdiendo éste sus características detectoras. Los triodos no solamente funcionaban como rectificadores, sino que también podían amplificar las señales, con lo cual ya fue posible elevar el nivel de las señales más débiles, aumentando así la sensibilidad de los circuitos receptores. Los triodos también permitieron desarrollar circuitos osciladores, que generaban una onda portadora continua y de amplitud constante (en inglés "Continuous Wave", onda continua, de ahí la sigla CW, aún en uso actualmente), y que a diferencia de los trenes de ondas de los transmisores a chispa, estos osciladores ya no generaban señales de banda ancha, sino una señal continua monofrecuencia. Y dado que con los primeros transmisores sólo se usaba la telegrafía en Morse, se ha asociado el término CW con ésta.
Pero las emisiones en onda continua (CW) no pueden ser apreciadas por el auricular de un circuito detector con un simple diodo o cristal. La recepción de señales de RF pura precisa de un oscilador local que, combinado (heterodinado) su señal con la señal entrante de antena, produzca un nota de batido audible en los auriculares. Para ello la frecuencia generada por el oscilador debía estar muy próxima a la frecuencia que se deseaba recibir, por ejemplo, si se deseaba recibir señales en la frecuencia de 2000 kHz (2 MHz), el oscilador debía oscilar en la frecuencia de, por ejemplo, 2001 kHz. Al inyectar la frecuencia del oscilador al circuito detector a diodo (por ejemplo por inducción entre bobinas de ambos circuitos, o a través de un pequeño condensador), ambas señales producirán un tono audible de 1 kHz a la salida del diodo detector (frecuencia diferencia entre ambas), que sí es percibida por el auricular del circuito detector a cristal.
Para permitir la escucha de las señales telegráficas generadas con osciladores de onda continua con receptores de cristal en tráfico marítimo, durante mucho tiempo se usaron señales moduladas en amplitud (modulación A2A), utilizando la propia CA de 400 Hz como señal moduladora de la portadora generada por el transmisor de onda continua. Para ello se usaba una baja capacidad en el filtro del rectificador de la CA, para mantener una componente de 400 u 800 Hz en la corriente continua que alimentaba el equipo transmisor, por lo que la portadora generada por éste era modulada en amplitud por esta componente, y por tanto los auriculares de l os detectores a cristal podían escuchar esta componente de corriente alterna. Hay que decir que los receptores a cristal se usaron durante muchos años como receptores de socorro en tráfico marítimo, al poder funcionar perfectamente en caso de avería del receptor principal del barco o en caso de fallo de suministro eléctrico (estos receptores no precisan de alimentación eléctrica alguna).
En los receptores de batido anteriormente mencionados, a la práctica el propio circuito oscilador podía ser usado como receptor regenerativo si se conectaban unos auriculares en el punto adecuado. Los receptores regenerativos son circuitos osciladores que están funcionando casi en el punto en que se inicia la oscilación, y son circuitos detectores que fueron utilizados tanto en la mar como por los radioaficionados hasta incluso a principio de los años cuarenta. En estos receptores, si se inserta un manipulador telegráfico adecuadamente, el circuito puede entrar en oscilación al actuar el manipulador telegráfico, pudiéndose utilizar entonces como un transmisor telegráfico de baja potencia. No obstante, un receptor regenerativo, por su propio modo de funcionamiento, siempre genera un pequeño nivel de RF espúreo, que puede ser emitido por la propia antena conectada al receptor y afectar la recepción de receptores próximos sintonizados en frecuencias próximas.
Tras la II Guerra Mundial se descubrió que tocando con dos "pelos de gato" en dos puntos sensibles muy próximos en un cristal de germanio o silicio al que se le habían añadido ciertas impurezas se obtenía un "Transistor". Los transistores pueden ser usados no solo como detectores, sino como amplificadores, sustituyendo eficazmente a las válvulas de vacío, dando lugar al desarrollo de una nueva tecnología electrónica, la electrónica de los semiconductores.
Al principio de la segunda década del siglo XX se estaban utilizando en los transmisores los denominados Convertidores de arco, denominados así por convertir en corriente alterna de RF la corriente continua de alimentación mediante arco eléctrico. Estos transmisores usaban el concepto de "resistencia negativa" de un arco voltaico, en que una corriente continua salta entre dos electrodos en una cámara cerrada con atmósfera de gas inerte (típicamente vapor de alcohol). El generador de arco fue inventado por el ingeniero danés Vlademar Poulsen en 1902.
El concepto de resistencia negativa es un concepto dinámico referido a la resistencia de un dispositivo y a la ley de Ohm: Normalmente cuando aumenta la tensión que se aplica sobre un dispositivo, aumenta la corriente que circula por dicho dispositivo, limitada por la resistencia óhmica de éste. Pero en el caso de las resistencias negativas, al aumentar la tensión aplicada, disminuye la corriente que circula por el dispositivo, y esto equivale a decir que la resistencia del dispositivo disminuye al aumentar la tensión aplicada. Los osciladores de RF (y de cualquier otra frecuencia) funcionan basándose en esta característica.
En el caso de los convertidores de arco, el arco eléctrico precisa de una corriente continua de alimentación para iniciarse y mantenerse, a diferencia de los antiguos transmisores de chispa amortiguada, que se alimentaban con corriente alterna. El arco se inicia (se "ceba") presionando un electrodo de carbón móvil sobre otro fijo de cobre, ambos conectados a la tensión de alimentación de corriente continua, y separándolo seguidamente bajo la acción de un muelle, lo suficiente para mantener el arco que se genera entre los dos electrodos. Una vez iniciado, el arco muestra un comportamiento de resistencia negativa, que junto con el circuito de antena como elemento sintonizador asociado, hace que el arco genere una oscilación de RF continua, que se transmite a la antena.
Las frecuencias generadas por los convertidores de arco cubrían un margen entre 18 y 500 kHz. Un potente electroimán actuaba sobre el arco, curvando la forma de éste hacia afuera de los electrodos, produciendo así una operación más eficiente del transmisor. Y dado que la corriente continua de alimentación era de amplitud constante, la RF generada por los equipos de arco también era de amplitud constante, y por tanto era CW pura, por lo que precisaba de detectores del tipo oscilador heterodino para poder ser escuchada.
La manipulación telegráfica por encendido y apagado del arco no era muy eficiente, y por ello no tuvo demasiado éxito, y fue más sencillo manipular la portadora continua generada por el transmisor por desplazamiento de la frecuencia de oscilación, cosa que se conseguía cambiando la longitud eléctrica de la antena. Eso se podía hacer fácilmente cortocircuitando unas pocas espiras de la bobina de carga de la antena mediante un relé controlado por el manipulador telegráfico: Con el manipulador levantado se emite en una frecuencia, y al pulsarlo se transmite en una frecuencia más alta. Si un receptor estaba sintonizado a la segunda frecuencia, sólo escucharía las transmisiones cuando se pulsara el manipulador telegráfico en el transmisor.
Otro método de manipulación telegráfica era el de "derivación de carga", usando una "antena fantasma" como carga en la posición de manipulador levantado. Al bajar el mismo, un relé conmutaba el transmisor de la carga fantasma a la antena real, transfiriendo la energía de RF a ésta, y saliendo al aire. La antena fantasma no es más que una resistencia que es colocada a la salida del transmisor, que absorbe la potencia generada por éste y la disipa en forma de calor, por lo que no radía potencia radioeléctrica al espacio.
También fue posible generar señales telegráficas moduladas por salto de frecuencia mediante el uso de una rueda dentada cuyos dientes actuaban un contacto que cortocircuitaba algunas espiras de la bobina de carga de la antena para generar el desplazamiento de frecuencia, lo que permitía que cualquier detector heterodino pudiera recibir la transmisión telegráfica.
Estas ruedas dentadas tenían grabadas en sus dientes el código telegráfico a transmitir, y accionadas por un pequeño motor con demultiplicador de vueltas, podían ser usadas para enviar mensajes prefijados automáticamente (cada rueda tenía grabado en sus dientes un mensaje prefijado, como podía ser un mensaje de socorro).
Los convertidores de arco no podían trabajar bien a frecuencias superiores a los 500 kHz debido a la gran inestabilidad de la longitud del arco. Por ello esta frecuencia fue usada largamete por los buques, pero tras la I Guerra Mundial los aficionados debían operar por encima de los 1500 kHz, así que no podían utilizar convertidores de arco. Por aquellos tiempos se estaban desarrollando las válvulas de vacío, que operaban perfectamente a frecuencias de decenas de megahercios. Dado que los circuitos de radio eran constantemente desarrollados para funcionar en frecuencias cada vez más altas, los equipos de arco quedaron pronto técnicamente obsoletos, pero se siguieron usando en los navíos hasta poco después de finalizada la II Guerra Mundial.
Un problema de estos transmisores a bordo de los buques es que si se filtraba suficiente oxígeno del aire en la atmósfera de vapor de alcohol que llenaba la cámara del arco, ésta podía llegar a explotar y su tapa superior saltaba por los aires, expulsando una carga de hollín que dejaba una banda negra alrededor de la cabina de radio y del pecho del operador, y ello no hacía especialmente felices a los operadores, particularmente si usaban uniforme blanco.
La frecuencia de 500 kHz ha sido y es una frecuencia internacional para tráfico marítimo ya desde las primeras décadas del siglo XX, siendo usada para realizar llamadas entre barcos y estaciones de tierra, así como para llamadas de socorro. Para estas últimas existía ya desde la década de los 1930´s la obligación de guardar dos periodos de silencio internacional en cada hora, los comprendidos en los minutos 15 a 18 y 45 a 48 de cada hora, para la posible escucha de llamadas de socorro. Posteriormente las comunicaciones entre barcos y tierra se fueron desplazando a otras frecuencias, quedando relegada la frecuencia de 500 kHz como frecuencia internacional de socorro marítimo, en telegrafía.
El cuarto de radio típico de un buque en la década de los 1930-40´s estaba ubicado en la cubierta superior de navío, y la antena principal iba desde un aislador en el techo de la cabina hasta el tope del palo mayor u otro punto elevado del barco. Ya no se usaban las bandas marítimas de onda larga, y se solía utilizar entonces la onda media entre los 400 y los 500 Khz, y la onda corta (HF) en diversas bandas atribuidas al servicio marítimo entre los 3 y los 24 Mhz. Algunos buques tenían una o más antenas dipolo para HF. Usualmente en el cuarto de radio habían uno o dos transmisores de radio, dos receptores, alguna máquina de escribir, un reloj de 24 horas con la hora universal GMT (actualmente hora UTC), un conmutador de antena, baterías y pilas secas, la mesa de trabajo y algunas sillas. De los dos transmisores, uno era el principal y otro era de reserva, y éste último podía ser incluso un transmisor telegráfico de chispa (estos dejaron de usarse definitivamente pocos años después del final de la II Guerra Mundial). De los receptores, uno era el principal o de tráfico, y el segundo era el de la frecuencia de emergencia (500 kHz).
El receptor principal solía ser un receptor regenerativo con preamplificación de señal, con escucha sobre altavoz (para el tráfico marítimo) o sobre cascos (para tráfico privado). Aunque ya existían los receptores superheterodinos desde la década de los 1920's, no fue hasta la II Guerra Mundial cuando se generalizó el uso de los modernos superheterodinos en la mar. El receptor principal solía ser un receptor regenerativo de bobinas conmutables o intercambiables, lo que le permitía operar en las diversas bandas de onda media y corta asignadas para el servicio marítimo.
En cuanto al receptor de la frecuencia de emergencias, solía ser un regenerativo sintonizado a 500 kHz, y dotado de alguna amplificación para su escucha sobre altavoz. También podía ser un receptor de galena, con escucha sobre casco, aunque también era bastante usual que hubieran equipados dos receptores de emergencia, siendo uno de ellos de galena, lo que aseguraba disponer de algún receptor en la frecuencia de emergencias capaz de funcionar en caso de fallo de alimentación en el buque, o avería del receptor de emergencia principal.
Para asegurarse de que el receptor de galena funcionaba en alta mar y sin señales próximas, se solía equipar un pequeño zumbador en el panel frontal de la cabina, que funcionaba con una pila de 1,5 V. Al accionar el zumbador, éste producía una débil señal de RF del tipo de chispa, que permitía al operador buscar el punto sensible del cristal de galena. Y aunque el receptor de galena estaba sintonizado a 500 kHz, podía disponer de varios márgenes de cobertura, típicamente en onda media entre 1000 y 300 kHz, y en onda larga entre 300 y unos 20 kHz. Se le sacaba de su sintonía en 500 kHz solamente para manejar tráfico en la banda de onda media, pero se le devolvía inmediatamente a su frecuencia habitual de 500 kHz para monitorizar cualquier posible llamada o tráfico de socorro. Y respecto al receptor regenerativo de socorro, si estaba equipado, permitía escuchar señales de onda continua (CW), de chispa o moduladas (MCW). Dado que era posible que un receptor estuviera a batido cero con una señal de CW, todo el tráfico de socorro se hacía en modalidad MCW o de chispa.
Un inconveniente de los receptores regenerativos de la frecuencia de emergencia es que estos al autooscilar generaban unas débiles señales espúreas de RF alrededor de la frecuencia de sintonía (500 kHz) que podía ser enviada al aire cuando el receptor estaba conectado a la antena, y durante la II Guerra Mundial esta circunstancia fue aprovechada por los submarinos para detectar la presencia de buques por su zona, monitorizando la frecuencia de 500 kHz. Algunos buques que estaban monitorizando los 500 kHz con un detector regenerativo fueron así detectados y hundidos por submarinos enemigos.
Las pilas aseguraban una alimentación de emergencia, mientras que las baterías solían equiparse como suministro de tensión a los filamentos de las válvulas de vacío de los equipos transmisores y receptores. Estas se mantenían cargadas a partir de la tensión de red del barco, que solía ser una tensión de 110 V continua. La tensión de red de 110 V alterna fue usada en pocos buques antes de la II Guerra Mundial, y se impuso posteriormente. Y además solía equiparse un alternador a 400-500 Hz que era movido por un motor de corriente continua alimentado por los 110 Vcc de red del buque, y que se usaba para alimentar los transmisores telegráficos (tanto de chispa como de válvulas). La propia frecuencia de red de 400-500 Hz era útil para modular la señal de RF generada por los transmisores (modalidad MCW).
Normalmente las máquinas y los muchos ventiladores de corriente continua que podían haber en un barco generaban un cierto nivel de ruido radioeléctrico, pero el hecho de que las estaciones terrestres usaran habitualmente potencias de transmisión de varios kilovatios, permitía que éstas pudieran ser escuchadas bastante bien sobre este ruido de fondo.
El conmutador de antena se solía situar sobre la cabeza del operador en muchas cabinas de radio, y tenía por lo general tres posiciones:
Las máquinas de escribir se empleaban para escribir los telegramas, normalmente sólo escribían letras mayúsculas, y debían estar preparadas para que el movimiento del barco a causa del oleaje, incluso fuerte, no las hiciera deslizar o caer fácilmente de la mesa donde estaban. Usualmente tenían cuatro pies que eran encajados en sendos orificios de varios centímetros de profundidad, o estaban situadas en un alojamiento especial, a nivel inferior al tablero de la mesa.
Uno de los relojes de la cabina mostraba la hora universal, entonces denominada GMT (actualmente UTC), y solía ser un reloj de 24 horas en lugar de los relojes de 12 horas usuales. En ellos solían estar marcados dos sectores en color rojo u otro color, los correspondientes a los minutos 15 a 18 y 45 a 48, ya que estos correspondían a los periodos de silencio obligado dentro de cada hora en la frecuencia de 500 kHz, periodos establecido para la transmisión de posibles llamadas de emergencia. Algunos relojes también incorporaban unas marcas, de 4 segundos de duración, separadas por espacios de 1 segundo, que eran para activar el sistema denominado de "Autoalarma" (A-A).
El sistema A-A estaba pensado para las situaciones de emergencia en el buque, y consistía en que en una situación de emergencia que requería la transmisión de un mensaje de socorro (un SOS), el operador debía transmitir previamente al mensaje de socorro una secuencia de rayas de 4 segundos separadas por espacios de silencio de 1 segundo, durante un minuto. Esta secuencia de rayas de 4 segundos debía activar en los buques próximos un receptor de autoalarma con el que debían ir equipados si estos sólo disponían de un operador de radio en su tripulación, en previsión de que éste no estuviera de guardia en ese momento. La autoalarma disparaba unos timbres situados en el cuarto de radio, en el camarote del radiotelegrafista y en el puente de mando, por lo que permitía atender rápidamente la llamada de socorro aún cuando nadie estuviera de guardia en el cuarto de radio.
Este sistema de autoalarma tenía algún inconveniente, y es que en algunas situaciones, el propio ruido estático lo activaba indebidamente. Ello era algo usual en los trópicos, donde el ruido estático a veces se manifiesta como ráfagas de ruido de entre 3,5 y 4,5 segundos de duración, separadas por periodos de silencio de entre 0,5 a 1,5 segundos, lo que simulaba la señal de autoalarma. Normalmente esto se solía solucionar reduciendo la sensibilidad del receptor de autoalarma, para que estos se dispararan sólo con señales fuertes. Y aunque ello significara no poder escuchar señales de alarma débiles, procedentes de buques lejanos, en muchos casos era suficiente, ya que a la velocidad a la que se podían desplazar muchos buques de la época, incluso a toda máquina, no daba tiempo a llegar a auxiliar a un barco con problemas que estuviese a más de cien o 150 millas de distancia.
Sobre un artículo de Robert Shrader (W6BNB)
radioaficionado y antiguo operador de radio
de buques marítimos desde 1933.
Junio 2002
En los primeros años, mucha de la tecnología de la radio parecía moverse al mismo ritmo que los dispositivos que los americanos denominan "Tubos de vacío". En Reino Unido y en otros países usan para el mismo dispositivo el descriptivo término de "Válvula" (electrónica o de vacío). Podría sospecharse que su invención ocurrió posiblemente antes, y acaso accidentalmente.
Incluso después de que Thomas Alva Edison (1847-1931) perfeccionara su lámpara de incandescencia en 1879, ciertas cosas acerca del dispositivo seguían intrigándole y excitaban su curiosidad. Una de las principales cosas que le ocuparon durante el desarrollo de la lámpara fue alargar la vida del filamento. Tras lucir durante un razonable periodo de tiempo, advirtió una fina línea oscura, en el mismo plano del filamento, que aparecía en el interior de la ampolla de vidrio cuando la bombilla envejecía. Cuando, finalmente, el filamento se quemaba, Edison observó que esa línea estaba junto al extremo del filamento conectado al polo negativo (las lámparas de Edison se alimentaban entonces con corriente continua). Con esos dos hechos ante sí, llegó a la conclusión de que alguna corriente circulaba dentro de la ampolla.
Edison construyó una lámpara especial para probar su teoría. Además del filamento, montó en su interior una placa de metal, unida a un hilo conductor que sobresalía al exterior. Encontró que cuando ese hilo se conectaba a través de un instrumento de medida al polo positivo del filamento, se podía medir una cierta corriente. ¿Significa eso que Edison había inventado la válvula de vacío, o incluso el rectificador?. En realidad, no. El dispositivo fue patentado, pero no tuvo aplicación práctica; fue archivado para el futuro (bajo el número de patente US Nº 307.031; 1884) y olvidado. Además, los rectificadores no tenían interés para aquel gran hombre: Edison pensaba en términos de corriente continua para la distribución industrial de energía. El fenómeno que había observado fue conocido desde entonces como "Efecto Edison" y sigue siendo una parte importante de la teoría de las válvulas de vacío.
Mientras la válvula de vacío esperaba a ser inventada, la lámpara de incandescencia jugaba un importante papel en toda esa historia. Quizás es por ello que los dibujantes de cómic representaban cuando alguien tiene una buena idea como una bombilla sobre la cabeza de un personaje de sus historietas.
El mismo año en que Edison registraba la patente de su invento sin valor práctico, recibió la visita de John Ambrose Fleming, un asesor científico de la Edison & Swan Light Company en el Reino Unido. El propósito de la visita de Fleming era tratar los problemas de la distribución de electricidad. Si en aquella ocasión se llegó a hablar de las lámparas con una placa en su interior, nadie lo mencionó luego.
Fleming se encontró con los trabajos de Edison con una tercera persona, William Preece, ingeniero jefe del British Post Office. Edison había proporcionado a Preece algunas de sus lámparas experimentales, y que éste pasó luego a Fleming. Dispuesto a duplicar los trabajos de Edison, así como efectuar sus propios experimentos, Fleming encargó a la Edison & Swan la fabricación de unas cuantas lámparas similares. De nuevo, cuando finalizaron los experimentos, el trabajo fue archivado como una curiosidad científica y largamente olvidado.
Fleming y Edison compartieron algo que habría constituido el eventual desarrollo de la válvula de vacío, o por lo menos el primer diodo termoiónico práctico. No tenían nada en común con la electricidad ni las lámparas de incandescencia, salvo que ambos hombres eran casi completamente sordos.
En 1899, Fleming se unió a la compañía Marconi como asesor, y cuando la compañía comenzó las pruebas trasatlánticas en 1901, se dio cuenta que se precisaba un detector mejor que los cohesores entonces corrientemente en uso. Para un hombre al que le era difícil oír, Fleming creía que un dispositivo ideal debería detectar las débiles corrientes de la antena de recepción y proporcionar una indicación visual de la señal, mejor que auditiva. Y reconsideró las propiedades demostradas por las lámparas experimentales de una década y media antes.
La pregunta, entonces, era si las propiedades de rectificación demostradas por aquellos dispositivos funcionarían a frecuencias de radio. Bajo la dirección de Fleming, Edison & Swan fabricó un nuevo juego de válvulas. Un cilindro de metal envolvía el filamento y tenía un hilo conductor que sobresalía al exterior a través de un sello en el envoltorio de vidrio. Con el filamento iluminado a incandescencia y el hilo de placa unido a un auricular o a un indicador visual tal como un galvanómetro, el dispositivo de Fleming era capaz de detectar ondas de radio cuando se le conectaba a un circuito de recepción. Llamó a ese dispositivo "Válvula termoiónica".
La patente británica nº 24850 fue registrada en noviembre de 1904, aunque lo fue a petición de la compañía Marconi y no del propio Fleming, ya que así lo establecía un pacto legal de trabajo de la compañía. A continuación siguieron patentes en Alemania y en EEUU, pero pasaron algunos años hasta que el nuevo detector sustituyó los antiguos dispositivos en uso entonces.
En el continente europeo, el físico alemán Arthur Wehnelt descubrió que se podía incrementar notablemente la emisión de electrones mediante un cátodo de platino recubriéndolo de óxidos de bario o calcio. Esos experimentos de 1903 llevaron a Wehnelt en enero de 1904 a obtener una patente alemana de un rectificador de vacío, precediendo un poco al de Fleming.
Volviendo a América, el Dr. Lee De Forest pensó en un tipo diferente de detector, pero sus motivos también eran distintos. De Forest inventó un sistema de telegrafía sin hilos, pero sufría una guerra legal por parte del propietario de un sistema rival, que negaba a De Forest el derecho a usar un tipo particular de detector. Muchos pioneros de las comunicaciones sin hilos defendían cerradamente sus patentes y eran muy reacios a ceder sus derechos a los competidores. De Forest se vio forzado a buscar un detector para su sistema sin pisar el terreno legal de nadie más.
El Dr. De Forest se puso a reconsiderar su propia versión del diodo termoiónico. Su giro especial fue la inclusión de una batería en el circuito de placa. Esa batería de 22,5 V no era bastante para lograr que el inventor alcanzara su objetivo de encontrar un detector libre de infracción de patentes. La compañía Marconi le persiguió legalmente, arguyendo que se estaba violando su patente americana, pero mientras tanto, De Forest ya había empezado a pensar que acaso dos elementos en la válvula no eran suficientes.
Los primitivos diodos de vacío no eran mucho mejores detectores que los dispositivos pasivos que pretendían reemplazar, especialmente en lo que respecta a sensibilidad. De Forest se dispuso a corregir este inconveniente. Una respuesta parecía estar relacionada con la introducción de un tercer elemento en la válvula. En un primer intento, unió el circuito de la antena de recepción directamente a un trozo de hoja metálica arrollada por fuera de la ampolla. El espectacular aumento de la detección le animó a construir otra válvula, esta vez con el tercer elemento dentro. Este elemento adicional, de tamaño y forma similar a la placa, estaba situado al lado opuesto del filamento. En esa posición, es evidente que el nuevo elemento no tenía mucha influencia en el flujo de electrones entre el filamento y la placa.
En un experimento posterior, De Forest desplazó el tercer elemento entre los dos originales (filamento y placa) y lo perforó. Luego cambió su estructura por una malla de hilos. Cada cambio mejoraba el control sobre el flujo electrónico. Finalmente, utilizó un trozo de hilo doblado en zigzag como tercer elemento, llamándolo "Rejilla". Esta iteración final produjo exactamente el resultado que buscaba. Lee De Forest había inventado el Triodo, que él denominó Audión.
Aún en busca de un detector mejorado, De Forest no apreció inmediatamente las implicaciones del triodo como amplificador. Como hecho curioso, la patente US 841.387 (el 15 de enero de 1907) lo fue por un dispositivo que tenía dos placas de metal, en ambos lados del filamento. Solicitó la patente de la válvula con la rejilla en zigzag el 29 de junio de 1907 y se le concedió el 18 de febrero de 1908 (US Patent 879.532). La controversia y los litigios abrumaron al Dr. Lee De Forest hasta su muerte en 1961.
Notas adicionales
El audión inventado por Lee De Forest era un detector de radio mucho más sensible que los usados hata entonces (cohesores, detectores magnéticos), pero su sensibilidad era equiparable a la de un detector de cristal de galena, detector que fue descubierto por Pickard en 1907, y que se impuso sobre el audión como detector en los receptores de radio a partir de 1910 (dando lugar a los receptores de galena), ya que requería una circuitería más simple y sin necesidad de alimentación. Y aunque el audión fue inventado como detector de radio, en 1907 De Forest ya reivindicó para sus audiones la posibilidad de construir amplificadores, primero para usos telefónicos, y después para amplificar cualquier otra frecuencia.
El perfeccionamiento y el uso del audión permitió posteriormente crear amplificadores, pero también muy importante fue posteriormente el descubrimiento de que también podía usarse como oscilador, permitiendo construir generadores de señal, permitiendo la construcción de emisoras de radio de ondas continuas, que contribuyeron a las comunicaciones por radio a largas distancias. Hasta entonces la generación de señales de alta frecuencia en las estaciones transmisoras eran por chispas, y a partir de la mitad de la década de los 1910's, también por alternadores de potencia de alta frecuencia (alternadores Alexánderson). Tan importante fue el descubrimiento del audión, denominado posteriormente triodo, y de todo lo que con él se desarrolló, que por ello a De Forest se le conoce con el título de "Padre de la electrónica".
En 1914 De Forest vendió su patente del audión a la American Telecom & Telegraph Company por 50.000 dólares. Sin embargo, De Forest obtuvo en su vida más de 300 patentes por sus inventos y descubrimientos, pero tuvo muy poco éxito financiero. Así por ejemplo hizo un viaje a Barcelona para promocionar un desarrollo de cine sonoro que realizó él (en la época del cine mudo), y el viaje de regreso a Estados Unidos se lo tuvo que pagar con lo que obtuvo con la venta de los aparatos que usó para esta experiencia. Este fracaso en concreto se debíó a que los que producían las películas de aquel tiempo (de cine mudo) no creían en el éxito del cine sonoro. Curiosamente, De Forest reconocíó que todas sus patentes expiraban antes de que el Mundo aprendiera la manera de utilizarlas.
El examinar válvulas de comienzos del siglo XX es muy instructivo. Es posible conseguir una imagen visual de cómo trabajaban. Los elementos individuales son bastante grandes y fáciles de ver a través de la ampolla de vidrio. El filamento de una válvula se parece mucho al de su prima lejana la bombilla de incandescencia. La placa parece exactamente eso y se la ve dispuesta a recibir un chorro de electrones y disipar calor. En cuanto a la rejilla, aunque su estructura física ha variado a lo largo de los años tanto en forma como en funciones, este elemento tiene un nombre apropiado.
Y mientras las válvulas más modernas tienen todas las conexiones de sus elementos internos a través de unas patillas dispuestas en una base enchufable fijada a la ampolla, muchas válvulas de transmisión primitivas presentaban las conexiones de placa y rejilla directamente en la misma ampolla de vidrio, fuera de la base. Esto se hacia para reducir las capacidades interelectródicas, así como para eliminar la posibilidad de descargas o de recalentamientos puntuales comunes con conexiones en la base.
Original de Joe Veras N4QB (Birmingham, Alabama)
Traducido al español en la revista española
CQ RadioAmateur nº 219 (Marzo 2002)
Nota: Se han añadido ampliaciones ajenas al artículo original
en lo referente a la vida de Lee De Forest (notas adicionales)
Desde los primeros años de la radio, las comunicaciones en general estuvieron sometidas a un monopolio del Estado. Esto ocurrió tanto en España como en todos los países, ya desde el siglo XIX.
Así, en España, el reglamento telefónico de 1884 en su preámbulo defiende el control directo del Estado sobre la explotación del servicio telefónico. Posteriormente, el Real Decreto del 24 de Enero de 1908 sobre el establecimiento del servicio radiotelegráfico en su artículo primero de sus bases define como monopolio del Estado "el servicio de toda clase de comunicaciones eléctricas, el establecimiento y explotación de todos los sistemas y aparatos aplicados a la telegrafía herciana, telegrafía etérica, radiotelegrafía y demás procedimientos similares ya inventados o que puedan inventarse en el futuro".
Queda claro que desde principios del siglo XX el Estado se reservaba el monopolio de todo tipo de comunicaciones telefónicas y hercianas, pero la realidad fue bastante diferente, pues aunque nominalmente el monopolio era del Estado, en realidad el monopolio fue llevado por las empresas extranjeras que recibieron del Estado la concesión exclusiva para explotar los servicios telefónicos y de radiotelegrafía del Estado.
Así, la empresa británica Marconi Wireless Telegraph (fundada por Marconi) creó en España su filial Compañía Nacional de Telegrafía sin hilos, la cual a partir de 1912 obtuvo la concesión en exclusiva del servicio español de radiotelegrafía. Fue en la época en que Marconi estableció en todas las costas de Europa estaciones radiotelegráficas.
Por otro lado, la ITT (International Telephon and Telegraph Co) fue fundada en 1920 en las Islas Vírgenes de los Estados Unidos, y compró en Europa los negocios de la Western Electric y de la Telephon Bell, y en 1923 fundó en España la Compañía Telefónica de España, la cual obtuvo en 1924 el monopolio sobre el servicio telefónico en España. En 1926 la ITT cambió su nombre por International Standard Eléctrica, y su filial española pasó a denominarse Standard Eléctrica, mientras que el Inglaterra se denominó Standard Telephon & Cable, y en Alemania Standard Elektrisch Lorens. La norteamericana AT&T se comprometió a no competir en Europa con la ITT, y la ITT a no competir con la AT&T en Norteamérica.
Hay que decir, como curiosidad, que en España y en muchos otros países, en esas épocas, cuando se hablaba de una "Compañía Nacional", siempre se trataba de una compañía extranjera o de una filial suya.
Con el advenimiento de la radiodifusión privada, entonces denominada "Broadcasting", a partir de 1919-1920, los gobiernos de Estados Unidos, Gran Bretaña y Francia reglamentaron como monopolio de estado el establecimiento y explotación de las instalaciones de radiodifusión privada, con el fin de evitar el desorden que su funcionamiento provocaba en las instalaciones radioeléctricas ya establecidas, que hasta entonces eran estaciones radiotelegráficas.
En Estados Unidos concedieron la explotación industrial de la radiodifusión a la Radio Corporation Company, que al poco tiempo pasaría a denominarse Radio Corporation of America, RCA. Pero hay que matizar: propiamente no se puede decir que Estados Unidos concediera la explotación industrial del broadcasting o radiodifusión a la Radio Corporation Company. Esta compañía fue una creación gubernamental no monopolística, y nació como una reacción nacionalista norteamericana contra la exclusiva que una compañía extranjera que operaba también dentro de Estados Unidos, la británica Marconi Wireless Telegraph, tenía sobre las radiocomunicaciones extranjeras de Estados Unidos. El gigantismo de la RCA y el soporte del gobierno hicieron posible, si no necesario, que la compañía Marconi llegara a un acuerdo con la RCA, cediéndole las instalaciones norteamericanas, equipos y personal.
En Gran Bretaña también se hizo lo mismo, concediéndose la explotación de la radiodifusión a la compañía de telegrafía sin hilos Broadcasting Company. Como en el caso de Estados Unidos, el gobierno británico tampoco dio una explotación industrial a la Broadcasting Company, la solución adoptada fue la concesión de una exclusiva de emisión radiofónica a un consorcio constituido por seis empresas de fabricantes de material radioeléctrico de mayor volumen, siendo la primera de ellas la Marconi, a la que podían sumarse todas las entidades menores que lo desearan. Este consorcio dio origen a la British Broadcasting Company, la BBC británica.
En España la radiodifusión comenzó con el "Reglamento para el establecimiento y régimen de estaciones radioeléctricas particulares", por Real Orden del 14 de junio de 1924, donde se definían las estaciones de cuarta categoría a las estaciones de difusión oficial y particular. A partir de esta fecha comenzarían a aparecer las primeras estaciones de radiodifusión españolas, con los distintivos EAJ seguido de un número de orden (Radio Barcelona fue EAJ 1). La "categoría" de una estación se refería al tipo de estación radioeléctrica, que en el caso de las estaciones de radiodifusión se engloban como "cuarta categoría", mientras que las estaciones de radioaficionados se denominarían como de "quinta categoría" (denominaciones que aún se mantienen en España).
Guión original: Joan Julià.
(Guión radiado el 21-06-2004 en Radio 4 - RNE en Cataluña, programa L´Altra Ràdio)
Nikola Tesla (1856-1943) fue un gran inventor en el campo de la ingeniería eléctrica de finales del siglo XIX, algunas de cuyas aportaciones contribuyeron al desarrollo inicial de la radio. De hecho es considerado uno de los cinco sabios más importantes de la historia de la radio. Es uno de los grandes genios de la Humanidad y un personaje bastante enigmático. Considerado el inventor más importante de la historia (hasta la actualidad), es considerado el “inventor de la modernidad”. A lo largo de su vida presentó más de 700 patentes en diversos campos, y puso los fundamentos de muchos inventos posteriores que hoy en día se continúan utilizando.
Su biografía es de lo más interesante, y a continuación se expone unos cuantos retazos biográficos.
Tesla fue un científico genial, avanzado a su tiempo, y de un gran talento. Fue un inventor, ingeniero mecánico, ingeniero electricista y físico de origen serbio y el promotor más importante del nacimiento de la electricidad comercial. Se le conoce, sobre todo, por sus numerosas y revolucionarias invenciones en el campo del electromagnetismo, desarrolladas a finales del siglo XIX y principios del siglo XX. Sus patentes y su trabajo teórico formaron las bases de los sistemas modernos de potencia eléctrica por corriente alterna (CA), incluyendo el sistema polifásico de distribución eléctrica y el motor de corriente alterna, que tanto contribuyeron al nacimiento de la Segunda Revolución Industrial. Sus invenciones hicieron posible buena parte de las innovaciones que cambiaron la vida del ser humano en el siglo XX.
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Nikola Tesla |
La vida de Tesla siempre se ha contado bajo una pátina de leyenda. Fue un hombre que comenzó en un entorno rural, triunfó en Estados Unidos hasta el punto de ser portada de revistas e ídolo de la jet-set de la época, y que acabaría perdiendo todo ese reconocimiento, llegando a morir con serias dificultades económicas y perdiéndose en buena parte el rastro de su legado y pasando al olvido durante muchos años. Fue un un hombre con multitud de fobias (algunas de ellas rayana en la enfermedad mental), que no tuvo ninguna pareja a pesar de que tenía una capacidad de atracción notable (era una persona notablemente alta y atractiva), y que actualmente es conocido por su "guerra de las corrientes" contra Edison, por su mente elevada, y por los inventos que se desvanecieron con él cuando falleció a los 86 años ya sin financiación alguna. Durante su vida tuvo la devoción de muchos admiradores pero también la animadversión de los que quisieron desprestigiarlo durante su larga carrera.
Nicolás Tesla, de origen serbio, fue un niño precoz e inquieto, que llegó a ser un gran inventor en el ámbito de la ingeniería eléctrica. Fue el cuarto de cinco hermanos, y nació la medianoche del 9 al 10 de julio de 1856 en Smiljan, un pequeño pueblo de la actual Croacia, pero que entonces estaba en el Imperio Austrohúngaro. Su padre, Milutin, era un sacerdote pseudoortodoxo, y su madre, Duka, de gran inteligencia pero sin estudios, era una persona mañosa, que había inventado varios aparatos que le facilitaran las labores del hogar, entre ellos una batidora mecánica. Nació en una noche con una gran tempestad eléctrica, su madre posteriormente diría que “tenía un hijo de la luz”.
Como todos los sacerdotes de la época, su padre contaba con un nivel cultural más elevado que el resto de los vecinos, y una biblioteca extensa donde Tesla pasaba las noches leyendo hasta que su padre le pillaba y le dejaba sin velas "para que no se le estropeara la vista".
Su primer contacto con la electricidad lo tuvo a la edad de 3 años, cuando en en un día seco, acariciando el pelo del gato de la familia, que estaba cargado de electricidad estática, vio como una ruidosa lluvia de chispas aparecía cuando acariciaba su lomo. Aquello lo marcaría para siempre.
A la edad de 5 años, su hermano mayor (y primogénito) Dane murió en un accidente de caballo, accidente que Tesla presenció, y que, según algunas fuentes, el pequeño Nikola fue el causante del temor que hizo revolverse al animal (aunque según Tesla, el caballo ya estaba desbocado tras cruzarse con unos lobos). Este accidente marcó en parte la personalidad del joven Nikola, que se volvió más taciturno.
La educación primaria la realizó en la vecina ciudad de Gospic, donde se trasladó la familia. A los 10 años convenció a sus padres de que tenía vocación religiosa y que quería ser sacerdote, cosa que entusiasmó a su padre, pero por la influencia de su madre, su genio inventor despertó pronto, y años más tarde decidió estudiar para ingeniero, cosa que su padre al principio no veía bien, ya que quería que siguiera la carrera religiosa. Con 14 años, su padre lo envió a Karlovac, donde reside junto a su tía y su marido. Allí asiste al Real Gymnasium Superior (el equivalente a educación secundaria) y allí se topa con los primeros profesores que le abrirían los ojos en materias como matemáticas y física.
Dos años después, su padre le hace volver a Gospic, donde contrae el cólera. La enfermedad pondrá al borde de la muerte a Tesla con solo 16 años, obligándole a pasar 9 meses en cama. Estando enfermo, logró convencer a su padre para que le dejara estudiar ingeniería, usando la excusa de que “Quizá me ponga bien si me dejas estudiar ingeniería”. Su padre accedió, y lo envió dos años después a la escuela Politécnica de Graz (Austria).
En la escuela Politécnica de Graz, y en una práctica de electricidad, tiene ocasión de ver funcionar un motor de corriente continua, algo novedoso recientemente llegado de París, y según su parecer de estudiante, Tesla opina que aquel motor de corriente continua hacía muchas chispas en los contactos entre el colector y las escobillas, y sugirió la construcción de un motor sin escobillas, algo que los profesores que estaban guiando la práctica consideraron imposible.
El posible motor eléctrico sin escobillas sería el primer invento de Nicolas Tesla, el motor de inducción de corriente alterna (o motor de Tesla), muy usado actualmente. Curiosamente, cuando Tesla construyó este motor, en 1888, muchos técnicos y científicos de la época (finales del siglo XIX) desconfiaban de la corriente alterna, pues las consideraban peligrosas por las elevadas tensiones que podían llegar a tener, hasta el punto que algunos de ellos opinaban que este tipo de corriente debía ser prohibida por ley. La distribución de energía eléctrica entonces era mayormente por corriente continua, y ésta no permitía su distribución a largas distancias (cosa que sí se puede hacer con la corriente alterna de alta tensión y el empleo de transformadores).
Tesla completó estudios de mecánica, física e ingeniería en Austria y Chequia (en Praga), despues de lo cual se trasladó a Budapest (Hungría), donde trabajó como ingeniero eléctrico en la recién inaugurada central telefónica de Budapest, desarrollada por Edinson. Después se trasladaría a París (Francia), donde continuó trabajando como ingeniero eléctrico.
En 1884 Tesla decidió emigrar a Nueva York (Estados Unidos), y en su primer viaje, fue engañado, le robaron el pasaporte y el equipaje con todo el dinero que tenía, pero no se desanimó y desembarcó en Estados Unidos sólo con una carta de recomendación para Tomas Alva Edinson que conservaba, proporcionada por uno de los jefes para los que trabajó en París. Tesla consiguió entrar a trabajar en los laboratorios de Edinson, donde conjuntamente con Edinson, realizó desarrollos de la corriente alterna.
Tesla comenzó pronto a mantener diferencias con Edinson por diversas causas, empezando a no verse ambos inventores con buenos ojos, y al cabo de varios meses, Tesla abandonó los laboratorios de Edinson, para montar su propio laboratorio. Una de las principales causas fue el que Edinson apoyara el uso de la corriente continua para el suministro de red, mientras que Tesla era un defensor convencido de la corriente alterna. Hay que tener en cuenta que Edinson tenía unos intereses financieros en el uso de la corriente continua, ya que toda la iluminación eléctrica de la ciudad de Nueva York funcionaba con corriente de red continua, asunto en el que Edinson tenía muchos intereses invertidos. Estas diferencias conducirían a la que se ha denominado "Guerra de las corrientes" entre Tesla y Edinson.
Debido a la controversia existente entonces acerca de la peligrosidad de la corriente alterna, Edinson intentaba desacreditar el uso de la corriente alterna demostrando su peligrosidad, empleándola para electrocutar perros y caballos en demostraciones públicas, pero Tesla respondió más tarde en la Feria Mundial de Chicago de 1893 con trucos mágicos de electricidad, entre los que estaba utilizar su propio cuerpo para que fuera atravesado por una corriente alterna de un millón de voltios, pero de una frecuencia elevada, lanzando chispas por las puntas de los dedos. Estas corrientes de alta tensión eran inofensivas para el cuerpo humano: El cuerpo no quedaba electrocutado, ya que a esas frecuencias elevadas la conducción de la corriente alterna en el cuerpo humano (y en cualquier conductor eléctrico) es totalmente superficial, a nivel de piel, no penetrando en la carne.
Por entonces Tesla ya de por sí tenía una figura que llamaba la atención, con sus dos metros de altura, su abrigo negro de estilo clásico y su sombrero de bombín.
Tesla, que era por entonces más popular que el propio Edinson, tras varios años de pugna, ganó la guerra de las corrientes. Tesla estaba apoyado por Georges Whestinhouse, multimillonario que fue gran mecenas de Tesla y que pagó todas las investigaciones de Tesla durante muchos años. De hecho, Whestinhouse instigó la guerra de las corrientes ya que apostó por la corriente alterna.
Tras ganar la guerra de las corrientes, Tesla se dedicó en su laboratorio a fabricar sus motores de inducción de corriente alterna, de acuerdo a sus patentes. Pero como lo suyo era la investigación, vendió sus patentes de motores a su mecenas Georges Whestinhouse, para dedicarse a su laboratorio y sus investigaciones. Tesla acabaría nacionalizándose estadounidense, y residiría en Nueva York hasta el final de su vida, siempre con una gran actividad investigadora y dando conferencias en diferentes países.
Uno de los inventos más conocidos de Tesla, y más relaccionado con el desarrollo posterior de la radio, es la bobina Tesla, desarrollada en 1892. Esta bobina es una bobina de inducción de alta frecuencia, tipo autotransformador, que posteriormente, y debidamente modificada, es empleada en todas las antenas de las emisoras de radio en bandas bajas.
Tesla, ya en 1893, pronosticó la sintonización de las ondas eléctricas, y presentó los principios de la transmisión inalámbrica de estas ondas en una conferencia en el instituto Franklin de Filadelfia. Esta conferencia due teórica, pero en 1895 Tesla realiza la primera presentación pública de una transmisión radioeléctrica en Saint Louis (Missouri), que es considerada por muchos como la primera transmisión de radio de la historia (en modo radiotelegráfico). No obstante, el año anterior (1894), en Inglaterra el sabio Oliver Lodge también hizo pruebas de transmisiones radioeléctricas, consiguiendo transmitir señales radiotelegráficas entre dos edificios de la universidad de Oxford a distancias de hasta 55 metros.
Marconi, considerado durante muchos años el "padre oficial" de la radio, no empezó a desarrollar sus primeras experiencias hasta el año 1895, en las que usó bobinas de Tesla para sus osciladores. Cuando presentó en Londres su primera patente en 1896 de equipos de radiotelegrafía, casualidad o no, estos tenían las mismas características que los de Tesla. Se sospecha que alguno de los asistentes a la conferencia de Tesla de 1893 (Henry Preece) fue colaborador de Marconi en sus primeras experiencias radioeléctricas, y de aquí posiblemente pudo venir las similitudes (o copia) del equipamiento de Marconi con el de Tesla.
Marconi presentó una patente por la radio en 1904 en Estados Unidos, y obtendría un Premio Nóbel en 1909. Y a pesar que en 1943 el Tribunal Supremo de Estados Unidos otorgó la patente de la radio "post mortem" a Tesla (falleció ese año), Marconi sigue siendo considerado el padre de las ondas radioeléctricas. Y es que en la propia patente de Marconi habían hasta 17 aparatos utilizados antes por el propio Tesla.
Tesla registró a su nombre a lo largo de su vida más de 900 patentes en Estados Unidos. También, los trabajos de Tesla sobre las corrientes alternas, y tras ganar la guerra de las corrientes, permitieron la construcción en Niágara (Canadá) de la primera central de energía hidroeléctrica del mundo.
Sin embargo Tesla acabó en la pobreza total, residiendo en hoteles, dando de comer a palomas (esto fue una imagen típica de Tesla de esa época), y posiblemente algo afectado de enfermedad mental (decía estar enamorado de una paloma). Tesla murió en la pobreza el 7 de enero de 1943, solo, en una habitación de un hotel de Nueva York. Su reputación no se hubiera dañado de por vida si su inteligencia financiera hubiera sido similar a su genio científico. Luchó por ganar la patente de la radio a Marconi, entonces ya un noble aristócrata con gran soporte financiero. Tesla era tan inepto en cuestiones financieras que rompió el acuerdo de sus rollaties millonarios con Whestinhouse. Sin embargo, como se ha dicho anteriormente, ese mismo año (1943), seis meses después de su muerte, finalmente la Corte Suprema de los Estados Unidos lo acreditó como el verdadero inventor de la radio, ya que los demás habían copiado sus patentes.
El transporte de la enegía eléctrica no sería posible sin la corriente alterna, transportada en líneas de alta tensión, ni la industria moderna subsistiría sin los motores de corriente alterna. Todo ello es posible gracias a Tesla.
Actualmente Tesla está considerado como hijo natal en Servia y y en Croacia, está reconocido como un gran científico. En su honor, la comunidad científica internacional adoptó como unidad de Inducción magnética (H) de los campos magnéticos, en el Sistema Internacional, su nombre, el Tesla.
Tesla trabajó en proyectos que teniendo en cuenta su época (1856-1943) solamente pueden ser calificados como futuristas: robótica, aviones de despegue vertical, transmisión inalámbrica de la electricidad, lámparas de bajo consumo, alarmas a distancia... Sin duda, este personaje es una figura importantísima en el desarrollo de la Ciencia del siglo XX y precursor de muchos adelantos que disfrutamos en la actualidad. Como otros genios, murió sin obtener ningún reconocimiento, a la sombra de otros inventores más proclives al comercio que a la investigación. Además de su trabajo en electromagnetismo e ingeniería electromecánica, Tesla también contribuyó en diferente medida al desarrollo de la robótica, el control remoto, el radar, las ciencias de la computación, la balística, la nuclear, y la física teórica.
Tesla fue un genio que tenía un carácter muy excéntrico, que podría ser rayano en la enfermedad mental, y junto con su imponente figura (era una persona realmente alta), y la historia de su experimentos sobre transmisión inalámbrica y sobre la electricidad alterna de alta tensión, son utilizados por aficionados a las teorías conspirativas para justificar varias pseudociencias.
Las ondas de radio de VHF y superiores (UHF) se caracterizan por propagarse prácticamente en línea recta, y no pueden propagarse a largas distancias sobre la superficie terrestre mediante los mecanismos que hacen que las ondas de onda corta e inferiores puedan propagarse a grandes distancias por reflexión (o más correctamente refracción) en la ionosfera. Los alcances en VHF y UHF son considerados alcances ópticos, aunque en realidad suelen alcanzar distancias más allá del horizonte óptico por mecanismos de difracción de las ondas en los obstáculos y accidentes geográficos naturales, y por mecanismos de refracción y dispersión de las ondas en la troposfera (capa inferior de la atmósfera, en contacto con la superficie terrestre) por las irregularidades de ésta (densidad, humedad, presión atmosférica...).
A pesar de que Marconi, en una de sus primeras pruebas de telegrafía sin hilos, en 1896, hacía uso de una frecuencia de alrededor de 1000 MHz (UHF), sus trabajos se centraron en las bandas de onda corta, media y larga, y ello no le permitió experimentar más en las bandas de VHF y superiores hasta 1928.
Ese año el gobierno italiano le pidió que experimentara con comunicaciones en la parte baja de VHF (justo por encima de los 30 MHz) entre Cerdeña (en el golfo Aranci) y la península italiana (en Fiumicino). Usando una potencia efectiva radiada (ERP) de 40 kW, Marconi demostró que la comunicación era posible a una distancia de 270 km, unas ocho veces el alcance óptico. Entre sus observaciones iniciales estaba el hecho de que las intensidades de las señales en invierno eran unos 20 dB inferiores a las obtenidas en verano.
Marconi supuso inicialmente que las ondas de radio era refractadas en la troposfera, diciendo en 1930: "De las mediciones efectuadas recientemente da la sensación que a lo largo de la ruta entre Cerdeña y la península italiana esta onda es refractada y contenida en un espacio entre la superficie de la tierra y una capa situada un tanto más baja que la capa de Heaviside" (capa predicha por el físico inglés Oliver Heaviside, y que hoy en día es una de las capas de la ionosfera, que posibilita las comunicaciones a largas distancias en las bandas de Onda Corta).
En ese momento, la teoría que justificaba la propagación de las ondas en las bandas de VHF y superiores más allá del horizonte estaba basada en la propuesta del físico escocés Sir Robert Watson-Watt (físico que desarrollaría el rádar para la detección de aeronaves en Inglaterra) de una difracción alrededor de una tierra esférica lisa, que promulgaba una disminución de la intensidad de la señal más allá del horizonte óptico de 1,2 dB por milla (en 500 MHz). Por lo tanto, la propagación más allá del alcance visual en VHF y superiores era considerada como un fenómeno caprichoso, algo así como los espejismos ópticos.
Otros trabajos pioneros en VHF y frecuencias superiores fueron llevados a cabo en los años 30 por el japonés Uda (coinventor de la antena directiva Yagi-Uda), por el alemán Pistor y por Clavier y Gallart (quienes establecieron el primer enlace a través del Canal de la Mancha en 1933 a una frecuencia de 1500 MHz). Sin embargo, la construcción de transmisores y receptores capaces de funcionar de una manera fiable en esas altas frecuencias era todavía técnicamente difícil en esos años.
En 1932 Marconi y su equipo de científicos e ingenieros iniciaron una serie de experimentos destinados a aumentar la distancia de las comunicaciones en VHF y superiores. Usando el barco Elettra (con el que Marconi solía realizar sus experimentos desde hacía años) y estaciones en la península italiana, demostraron repetidamente que las señales podían ser recibidas de una manera fiable a unas tres o cuatro veces el alcance óptico, aunque se desvanecían rápidamente más allá del horizonte. También concluyeron que el ángulo de llegada de esas señales era tangencial al horizonte (y no desde el cielo) y en la dirección del transmisor, la geometría básica de los modos de propagación troposféricos.
Los intentos de comunicar con Roma desde el Elettra en el puerto de Venecia (a unos 400 km), efectuados en 1932, fueron un fracaso. Sin embargo, en el otoño de 1933, Marconi consiguió una distancia de 258 km a pesar de dos grupos de colinas elevadas que había en medio. Esta fue probablemente la primera evidencia de propagación troposférica, que no podía explicarse por simple difracción (en los accidentes geográficos) o refracción (en la troposfera).
La BBC también empezó a investigar en 1932, estableciendo un transmisor experimental de 38,7 MHz en Londres, que fue monitorizado a distancias de hasta 160 km. El inicio de las trasmisiones de televisión, en 1936, produjo reportes de recepción de hasta 320 km y el departamento de investigación hizo pruebas que dieron como resultado recepciones a más de 800 km durante cortos periodos de tiempo.
El esfuerzo dedicado al desarrollo de los sistemas de radar por Estados Unidos y el Reino Unido durante la Segunda Guerra Mundial (1939-1945) trajo notables frutos e n el campo de la VHF y UHF. Aunque la mayor parte de este trabajo era relativo a los denominados "conductos troposféricos", que fueron claramente demostrados en muchos de los primeros experimentos de radar, también se propició el interés en otros modos de propagación troposférica.
La propagación troposférica más allá del horizonte visual fue comercialmente importante en 1949, cuando en Estados Unidos se tuvo que poner freno a la instalación de nuevas estaciones de televisión al resultar ser las interferencias entre estaciones mucho mayores que las que cabría esperar según la teoría de la tierra esférica lisa de Watson. Las investigaciones resultantes desembocaron en la teoría de Booker-Gordon, que integraba en una fórmula todos los factores que intervenían en la propagación de la señal a través de la troposfera. La BCC, por su parte, también continuó realizando experimentos entre 1946 y 1957, usando la banda de 90 MHz y otras entre 45 y 560 MHz.
También se utilizaron enlaces militares por dispersión troposférica: los primeros sistemas se instalaron en 1953 y fueron populares en los años 60 y 70, antes de ser reemplazados por los satélites. El sistema fue conocido como "White Alice Communication System" (WACS) y cubría toda Alaska con una red de transmisores de hasta 50 Kw en 900 MHz e inmensas antenas parabólicas.
Los radioaficionados se aprovecharon de la disponibilidad de equipos de VHF de excedente militar (conocidos como "surplus") después de la Segunda Guerra Mundial, y a partir de los años 1950's han realizado infinidad de contactos más allá del horizonte, tanto en VHF como en frecuencias superiores. En España los primeros DX (contactos a larga distancia) en VHF por propagación troposférica se realizaron a finales de los años 50 y principios de los 60, en la banda de 2 metros (145 MHz). Así, en 1957, EA3IX efectuaba regularmente contactos con Argelia; en 1958, EA3IT realizó el primer contacto con Italia, y en 1964 EA1AB efectuó los primeros comunicados con las Islas Británicas.
Artículo de Gabriel Sampol (EA6VQ)
Revista CQ RadioAmateur (Edición española) nº 263 (Enero 2006)
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La torre de comunicacines de Stuttgart (Alemania), la primera torre de comunicaciones de la historia. Fotografía año 2006. (Haz clic en la imagen para ampliarla) |
Quien viaje por Alemania observará la proliferación en el paisaje de unas construcciones formadas por una columna o mástil de altura considerable afirmado en tierra y que a media altura se encuentra una construcción cilíndrica o troncocónica que parece una cesta. En estas construcciones se encuentran numerosas antenas parabólicas y de otros tipos. Son todas ellas torres de comunicaciones. Acostumbran a estar situadas en las proximidades de las grandes ciudades y en lugares elevados en las montañas.
No es casual que en Alemania se encuentren un gran número de este tipo de construcciones, pues fue en este país donde se diseñó y construyó la primera torre de comunicaciones.
A principios de los años 1950's, las entidades responsables de la radio y la televisión se esforzaron de dotar al país de la cobertura necesaria para la recién reestablecida televisión (tras la II Guerra Mundial). Para cubrir la ciudad de Stuttgard y sus alrededores, los responsables de la SudDeutcheRundfunk (Radiodifusión de Alemania del Sur) estudiaron situar una torre metálica en una colina próxima y aguantada con tirantes de cables de acero como era usual hasta entonces. La altura necesaria de la torre debía ser de 200 metros.
Este entonces monstruoso proyecto llamó la atención del ingeniero M. Fritz Leonard, conocido especialista en el diseño de puentes y experto en estética del hormigón. Convencido de que la torre metálica degradaría el paisaje de su ciudad natal, propuso a la SudDeutcheRundfunk una construcción completamente nueva que diera una silueta elegante a la colina, y que además de servir de soporte a las antenas de radio y televisión, incluyera un restaurante y un mirador de la ciudad. La SudDeutcheRundfunk aceptó la idea, y después de 20 meses de construcción, el 25 de febrero de 1955 se inauguró la primera torre de comunicaciones del mundo.
La torre de televisión de Stuttgard supuso una construcción muy audaz, ya que no es fácil mantener en pie una columna hueca de 216 metros de altura a prueba de vientos de 170 km/h. Lo sorprendente es que una construcción así se aguantaba en unos cimientos de sólo 8 metros de profundidad, pero se ha de tener en cuenta que la estabilidad de la torre quedaba asegurada no por la profundidad de los cimientos, sino por el enorme diámetro y el enorme peso de los cimientos.
Se construyó un agujero de 30 metros de diámetro por 8 de profundidad, y de esta base arranca una columna de 10,8 metros de diámetro que disminuye progresivamente hasta los 5,10 metros en el inicio de la cesta. De las 4500 toneladas del peso total de la torre, 3000 toneladas corresponden a los cimientos. Por el interior de la columna circula un elevador de gran velocidad y también hay una escalera de servicio. En la cesta se encuentra una planta para los transmisores de radio FM y TV, y en otra planta la cocina del restaurante de las dos plantas situadas encima. En la parte superior de la cesta se encuentra el mirador al aire libre y una construcción en celosía metálica que soporta las antenas de emisión.
La mayoría de las torres de comunicación del mundo son similares en concepto a la de Stuttgard, pionera de todas ellas. La torre edificada en Barcelona (España) con motivo de los 25 Juegos Olímpicos (año 1992) y conocida como Torre de Collserola (nombre del monte donde está situada), rompe con este sentido tradicional de las torres de comunicaciones.
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La torre de comunicaciones de Collserola, en Barcelona, construida e inaugurada para los Juegos Olímpicos de 1992 en Barcelona (Haz clic en la imagen para ampliarla). |
Artículo original de Joan Julia
Programa L'Altra Ràdio (12-06-2006)
(Ràdio 4 - Radio Nacional de España)
En la época de las radios a válvulas se realizaron autorradios para automóviles (años 1940-1950's), también de tecnología de válvulas, pero éstos tenían un problema para su alimentación.
Cualquier radio de válvulas requiere dos fuentes de alimentación, una de baja tensión para alimentar los filamentos calefactores de las lámparas, y otra de 250 V o más para alimentar las placas de las lámparas.
La fuente de bajo valor no era un problema en los automóviles, ya que éstos disponen de una batería, que antiguamente era de 6 V, y posteriormente de 12 V, mientras que para los camiones y autobuses es de 24 V. Los fabricantes de válvulas diseñaron modelos de válvulas que usaban tensiones de filamento de 6,3 y 12,6 Voltios, valores un poco extraños, pero que se corresponden con la tensión de una batería de automóvil a plena carga.
El problema de alimentación de las válvulas era debido a la segunda tensión de alimentación, que era por entonces del orden de 250 V, muy por encima de la tensión de la batería del automóvil. Para conseguir estas tensiones, debía aumentarse el valor de la tensión continua de la batería, y ello sólo se puede lograr convirtiendo la tensión continua de la batería en corriente alterna, aplicarla a un transformador elevador, y aplicar la tensión alterna de alto valor obtenida a un rectificador y filtro. El conjunto es un convertidor continua a continua y elevador de tensión.
En los barcos y aviones esto se podía hacer mediante el empleo de un grupo motor alternador (un alternador movido por un motor de corriente continua), pero esta solución era cara y técnicamente poco viable para emplearla en un automóvil, y la solución que se dio para convertir la tensión continua en alterna fue la de invertir rápidamente el sentido de la corriente continua aplicada al transformador elevador mediante un conmutador mecánico que cambiaba rápidamente el sentido de la corriente continua. Los rápidos y sucesivos cambios del sentido de la corriente continua a que daba lugar equivale a todos los efectos a una corriente alterna.
El dispositivo que realizaba este trabajo era el vibrador. Esencialmente el vibrador es un conmutador mecánico oscilante automático. El mecanismo de oscilación es similar al de un clásico timbre de corriente continua: Un electroimán atrae una armadura al circular por él la corriente continua, y al actuar la armadura, abre un contacto que rompe la circulación de la corriente de la bobina, por lo que esta libera la armadura. Ésta vuelve inmediatamente a su posición de reposo, cerrando de nuevo el contacto, haciendo que vuelva a circular nuevamente corriente por la bobina, la cual vuelve a atraer la armadura, repitiéndose de nuevo el ciclo, y así indefinidamente. Esto da lugar a una vibración mecánica de la armadura del vibrador.
La armadura del vibrador disponía de otro juego de contactos cuya función es conmutar el sentido de la corriente continua aplicada a la bobina primaria del transformador elevador, con lo cual al vibrar la armadura, estos contactos provocaban rápidas inversiones de la corriente continua aplicada al primario del transformador, lo que para éste equivale a una tensión alterna.
Pero el secundario del transformador proporcionaba una tensión alterna de alto valor que debía ser rectificada, y ello podía conseguirse con una válvula rectificadora, pero ello era añadir una válvula más, con el costo que ello conlleva, el espacio que ocupa, etc..., y la solución que se empleó fue emplear un segundo juego de contactos acoplados a la armadura del vibrador que realizaban también la conmutación del sentido de la corriente obtenida en el secundario del transformador. Con ello se conseguía que los ciclos de corriente obtenidos a la salida del secundario tuvieran la misma polaridad, por lo que el vibrador se comportaba también como un rectificador mecánico.
Esta solución ahorraba la válvula rectificadora, pero daba una complejidad mecánica al vibrador, y con tantos contactos y tanto movimiento de éstos, los vibradores no eran demasiado fiables, y solían fallar con el tiempo. Por ello los vibradores eran dispositivos enchufables, para su fácil sustitución en caso de avería.
Los fabricantes de válvulas no estaban muy de acuerdo con esta solución, y hacia 1952-55 crearon una serie especial de válvulas, llamada "válvulas de carga espacial", que podían funcionar con una baja tensión de placa, de incluso 12 voltios, por lo que equipos construidos con estas lámparas podían funcionar conectados directamente a la batería del automóvil, sin necesidad del vibrador. Pero ya habían aparecido los primeros transistores, y no tardarían mucho en aparecer los primeros equipos de radio transitorizados, que dejaron pronto obsoletos los equipos de lámparas y los vibradores, sobre todo a partir de los años 60's.
Artículo original: Xavier Paradell (EA3ALV)
Programa L'Altra Ràdio (22-01-2007)
(Ràdio 4 - Radio Nacional de España)
Recopilado por Fernando Fernández de Villegas (EB3EMD)
Actualizado: Julio 2022