Күн сәулесімен хабар алмасу құралы

Кіріспе

Күн сәулесін шағылыстыратын байланыс құрылғысы – сигнал беру құрылғысы. Гелиограф – күн сәулесінің шағылысуы арқылы (көбінесе Морзе кодын пайдалана отырып) сигналдар жіберетін күн телеграфы. Шағылыстарды жасау үшін айна уақытша бұрылады немесе сәулені жабатын жапқыш қолданылады. Олар көзқарастық нысананы көтеріп, сымдардың қиылысқан бөлігін крест тәрізді сызбамен жабатын еді, содан кейін айнаны тангенс және биіктік бұрандаларымен реттеу арқылы, күміс жарылмаған тесіктің көлеңкесін нысанаға тура келтіретін. АҚШ Сигнал корпусының гелиограф айнасы бұрылмаған. Осындай құрылғыда шағылыстар екінші тіреуіш тұғырға орнатылған жапқыш арқылы жасалатын (4-сурет). Гелиографтың бірнеше артықшылықтары болды. Ол тұрақты инфрақұрылымсыз ұзақ қашықтыққа байланыс құруға мүмкіндік берді, бірақ оны жүздеген шақырымға созылатын тұрақты желіге қосуға да болады, мысалы, Жероним науқанында қолданылған бекіністер арасындағы желі сияқты. Ол өте жеңіл, қосымша қуат көзі қажет емес және салыстырмалы түрде қауіпсіз болды, себебі ол операция осіне жақын емес адамдарға көрінбейді, ал сәуле өте тар, бір миль қашықтықта 50 футқа ғана жетеді. Дегенмен, дұрыс білімі бар кез келген адам сәуледе болса, сигналдарды байқалмай қабылдай алады. Бур соғысында екі тарап гелиографтарды қолданған кезде, сәуленің таралуын азайту үшін кейде түтіктер пайдаланылды. Бірақ кейбір жағдайларда тар сәуле қозғалатын нысанамен қатар тұруды қиындататын, мысалы, жағалаудан кемеге сигнал жібергенде, сондықтан британдықтар гелиограф сәулесін оның табиғи 0,5 градустық диаметрінен 15 градусқа дейін кеңейту үшін дисперсиялық линза шығарды. Гелиографтың қашықтығы ауаның мөлдірлігіне және айналардың тиімді жинау алақанына байланысты. Гелиограф айналары 2 дюйм немесе одан да көп болатын. Биік орналасқан станциялар жұқа, таза ауадан пайда көреді және үлкен қашықтықтар үшін Жердің қисығын еңсеру үшін олар міндетті түрде қажет. Дөңгелек айнаның шағылысы айна диаметрінің әр дюймы үшін 10 миль (16 км) қашықтықта және телескоппен одан да алыс көрінеді. Әлемдік рекорд 1894 жылдың 17 қыркүйегінде АҚШ сигнал сержанттарының тобы Юта штатындағы Элен тауы мен Колорадо штатындағы Ункомпаггре тауындағы стансалардың бірлескен жұмысы арқылы 183 миль (295 км) қашықтықта орнатылды, олар 8 дюймдік айналары бар Сигнал корпусының гелиографтарын қолданды.

Communication device reflecting sunlight
the signalling device

A heliograph is a solar telegraph system that signals by flashes of sunlight (generally using Morse code) reflected by a mirror. The flashes are produced by momentarily pivoting the mirror, or by interrupting the beam with a shutter. They then turned up the sighting vane, which covered the cross wires with a diagram of a cross, and aligned the mirror with the tangent and elevation screws so the small shadow that was the reflection of the unsilvered spot hole was on the cross target. The U. S. Signal Corps heliograph mirror did not tilt. This type produced flashes by a shutter mounted on a second tripod (Fig 4). The heliograph had certain advantages. It allowed long distance communication without a fixed infrastructure, though it could also be linked to make a fixed network extending for hundreds of miles, as in the fort to fort network used for the Geronimo campaign. It was very portable, did not require any power source, and was relatively secure since it was invisible to those not near the axis of operation, and the beam was very narrow, spreading only 50 feet per mile of range. However, anyone in the beam with the correct knowledge could intercept signals without being detected. In the Boer War, where both sides used heliographs, tubes were sometimes used to decrease the dispersion of the beam. In some other circumstances, though, a narrow beam made it difficult to stay aligned with a moving target, as when communicating from shore to a moving ship, so the British issued a dispersing lens to broaden the heliograph beam from its natural diameter of 0.5 degrees to 15 degrees. The range of a heliograph depends on the opacity of the air and the effective collecting area of the mirrors. Heliograph mirrors ranged from to or more. Stations at higher altitudes benefit from thinner, clearer air, and are required in any event for great ranges, to clear the curvature of the Earth. A good approximation for ranges of is that the flash of a circular mirror is visible to the naked eye at a distance of 10 mile (16 km) for each inch of mirror diameter, and farther with a telescope. The world record distance was established by a detachment of U. S. signal sergeants by the inter operation of stations on Mount Ellen, Utah, and Mount Uncompahgre, Colorado, 183 mile (295 km) apart on September 17, 1894, with Signal Corps heliographs carrying mirrors only 8 inches square.

Тарих

Геттинген университетінің неміс профессоры Карл Фридрих Гаусс 1821 жылы гелиографтың (гелиотроп) алдыңғы нұсқасын жасап, қолданды. Оның құрылғысы бақыланатын күн сәулесін геодезиялық жұмыстар үшін алыс станцияға маркер ретінде бағыттап, телеграфтық байланыс құралы ретінде ұсынды. Күн сәулесімен сигнал берудің ежелгі оқиғаларына қатысты көптеген болжамдар мен ежелгі оптикалық телеграфияның басқа да құжатталған түрлеріне қарамастан, бұл – алғашқы сенімді құжатталған гелиографиялық құрылғы. Мысалы, 1919 жылы бір автор Рим императоры Тиберийдің Каприден бақылаған құрлықтағы сигналдардың айнаның жарқырауы болғанын жорамалдады, бірақ «ежелгі жазбаларда айна арқылы сигнал беру туралы еш сілтеме жоқ» деп мойындады және ежелгі уақыттағы алыс қашықтықтағы байланыстың құжатталған тәсілі – айна емес, маяк оттары мен түтіні болғанын айтты. Сол сияқты, Марафон шайқасында қалқанды гелиограф ретінде қолданған оқиға 1800 жылдарда пайда болған заманауи аңыз. Геродот жарқырау туралы еш айтпаған. Геродоттың жазғанынша, біреу «белгі беру үшін қалқанды ұстаған» деп айыпталған. 1900 жылдарда «жарық теориясы» сенімсіз деген күдік күшейді. Теорияны сынағаннан кейін «Марафон шайқасында ешкім қалқанды жарқыратпады» деген қорытындыға келді. 1778 жылдың 3 маусымындағы хатында Букингемширдің (Англия) бас шеріфі Джон Норрис: «Бүгін доктор [Бенджамин] Франклиннің Париждегі Уайкомбқа гелиограф арқылы жіберген хабары келді ме?» деп жазды. Дегенмен, мұндағы «гелиограф» сөзі «голограф» сөзінің қате жазылуынан басқа емес сияқты. «Гелиограф» термині күн телеграфиясы үшін ағылшын тіліне 1870 жылдарға дейін енген жоқ, тіпті «телеграфия» сөзі де 1790 жылдарға дейін қолданылмаған. Британ үкіметінің Персия шығанағы телеграф бөлімінің Генри Кристофер Манс (1840–1926) 1869 жылы Британ Үндістанының Бомбей президентігіндегі Карачиде орналасқанда алғашқы кеңінен қабылданған гелиографты жасады. Манс Үндістанның Ұлы тригонометриялық зерттеуінде гелиотроптардың қолданылуын жақсы білген. 1877 жылы Британ Үндістан үкіметі жіберген Жоуаки Африди экспедициясы кезінде гелиограф алғаш рет соғыста сынақтан өтті. Манс ойлап тапқан қарапайым және тиімді құрал 60 жылдан астам уақыт бойы әскери байланыстың маңызды бөлігі болды. Гелиографтардың пайдалылығы күндіз, күн сәулесі күшті болған кезде ғана шектелген, бірақ олар белгілі визуалды сигнал беру құралының ең қуатты түрі болды. Радио пайда болғанға дейін гелиография көбінесе 100 мильге дейің созылатын жеңіл портативті құралмен байланыс құралы болды. 1886 жылы генерал Нельсон А. Майлз Аризона және Нью-Мексикода Герониманы іздеу кезінде 27 гелиограф станциясынан желі құрды. 1890 жылы АҚШ армиясының майоры В. Дж. Волкмар Аризона және Нью-Мексикода гелиограф желісі арқылы 2000 мильге дейін байланыс жасау мүмкіндігін көрсетті. 1886 жылы генерал Майлз бастаған және лейтенант В. А. Глассфорд жалғастырған байланыс желісі 1889 жылы Апачтар мен басқа да жауыз үнді тайпаларының бекінісі болған қиын және бұзылған жерде 85, 88, 95 және 125 миль аралығында жетілдірілді. 1888 жылы АҚШ Сигнал қызметі барлық осы құрылғыларды, сондай-ақ Финли Гелио Телеграфына қарады. 1893 жылы АҚШ Сигнал қызметі үшін 133 гелиограф өндірілді. Гелиографтың ең гүлденген кезеңі, мүмкін, Оңтүстік Африкадағы Екінші буер соғысы болды, онда оны ағылшындар да, буерлер де көп қолданды. Қызыл Армия Ресей Азамат соғысы кезінде 1926 жылы Түркістандағы басмашы көтерілісшілері туралы ақпаратты тиімді тарату үшін гелиограф станцияларын пайдаланды. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде Оңтүстік Африка және Австралия әскерлері 1941 және 1942 жылдары Ливия мен Мысырда неміс әскерлерімен шайқасқанда гелиографты қолданды. Сигналдық айналар әлі күнге дейін жедел сигнал беру үшін тірі қалу жинақтарына енгізіліп келеді. 1917 жылы гелиостатпен Мангин аппараты әлі де қолданыста болды. Күн сәулесінің модуляциясын (сағат механизмімен) және анықтауын (электрлік селен фотодетекторларымен немесе фотографиялық құралдармен) автоматтандыру ұсыныстары кем дегенде 1882 жылға дейін соққан. 1961 жылы АҚШ Әскери-әуе күштері спутниктер арасында сигнал беру үшін ғарыш гелиографы бойынша жұмыс істеді.

The German professor Carl Friedrich Gauss of the University of Göttingen developed and used a predecessor of the heliograph (the heliotrope) in 1821. His device directed a controlled beam of sunlight to a distant station to be used as a marker for geodetic survey work, and was suggested as a means of telegraphic communications. This is the first reliably documented heliographic device, despite much speculation about possible ancient incidents of sun flash signalling, and the documented existence of other forms of ancient optical telegraphy. For example, one author in 1919 chose to "hazard the theory" that the mainland signals Roman emperor Tiberius watched for from Capri were mirror flashes, but admitted "there are no references in ancient writings to the use of signaling by mirrors", and that the documented means of ancient long range visual telecommunications was by beacon fires and beacon smoke, not mirrors. Similarly, the story that a shield was used as a heliograph at the Battle of Marathon is a modern myth, originating in the 1800s. Herodotus never mentioned any flash. What Herodotus did write was that someone was accused of having arranged to "hold up a shield as a signal". Suspicion grew in the 1900s that the flash theory was implausible. The conclusion after testing the theory was "Nobody flashed a shield at the Battle of Marathon". In a letter dated 3 June 1778, John Norris, High Sheriff of Buckinghamshire, England, notes: "Did this day heliograph intelligence from Dr [Benjamin] Franklin in Paris to Wycombe". However, there is little evidence that "heliograph" here is other than a misspelling of "holograph". The term "heliograph" for solar telegraphy did not enter the English language until the 1870s—even the word "telegraphy" was not coined until the 1790s. Henry Christopher Mance (1840–1926), of the British Government Persian Gulf Telegraph Department, developed the first widely accepted heliograph about 1869 while stationed at Karachi, in the Bombay Presidency in British India. Mance was familiar with heliotropes by their use for the Great Trigonometrical Survey of India. During the Jowaki Afridi expedition sent by the British Indian government in 1877, the heliograph was first tested in war. The simple and effective instrument that Mance invented was to be an important part of military communications for more than 60 years. The usefulness of heliographs was limited to daytimes with strong sunlight, but they were the most powerful type of visual signalling device known. In pre radio times heliography was often the only means of communication that could span ranges of as much as 100 miles with a lightweight portable instrument. In 1886, General Nelson A. Miles set up a network of 27 heliograph stations in Arizona and New Mexico during the hunt for Geronimo. In 1890, Major W. J. Volkmar of the US Army demonstrated in Arizona and New Mexico the possibility of performing communication by heliograph over a heliograph network aggregating 2,000 miles in length. The network of communication begun by General Miles in 1886, and continued by Lieutenant W. A. Glassford, was perfected in 1889 at ranges of 85, 88, 95, and 125 miles over a rugged and broken country, which was the stronghold of the Apache and other hostile Indian tribes. In 1888, the US Signal Service reviewed all of these devices, as well as the Finley Helio Telegraph, In 1893, the number of heliographs manufactured for the US Signal Service was 133. The heyday of the heliograph was probably the Second Boer War in South Africa, where it was much used by both the British and the Boers. The Red Army during the Russian Civil War made use of a series of heliograph stations to disseminate intelligence efficiently about basmachi rebel movements in Turkestan in 1926. During World War II, South African and Australian forces used the heliograph while fighting German forces in Libya and Egypt in 1941 and 1942. Signal mirrors are still included in survival kits for emergency signaling to search and rescue aircraft. The Mangin apparatus with heliostat was still in service in 1917. Proposals to automate both the modulation of the sunbeam (by clockwork) and the detection (by electrical selenium photodetectors, or photographic means) date back to at least 1882. In 1961, the US Air Force was working on a space heliograph to signal between satellites

2012 жылдың мамыр айында Калифорния университеті Берклиде жасалған «Solar Beacon» атты роботтық айналар «Golden Gate» көпірінің мұнараларына орнатылып, қоғамдық сайт құрылды, онда адамдар айналардың күн жарқырауымен сигнал беру уақытын брондауға болады, уақытты және ендігі, бойлық және биіктігін енгізе отырып. «Solar Beacon» айналары кейіннен Калифорния университеті Берклидегі Сатер мұнарасына көшірілді. 2012 жылдың маусымына қарай, қоғамдық пайдаланушылар 4 секундтық «қосулы» немесе «өшірулі» кезеңдердің 32-ге дейін «арнайы шоуын» көрсетуге болады, бұл Морзе кодінің кейбір әріптерін беруге мүмкіндік берді. Дизайнер «Solar Beacon» құрылғысын «гелиостат» деп сипаттады, «гелиограф» емес. Ол Broadcom MASTERS бәйгесінің жартылай финалисі болды.