Un heliógrafo (del griego antiguo ἥλιος ( hḗlios ) 'sol' y γράφειν (gráphein) 'escribir') es un sistema de telégrafo solar [1] que envía señales mediante destellos de luz solar (generalmente utilizando el código Morse de la década de 1840) reflejada por un espejo . Los destellos se producen al girar momentáneamente el espejo o al interrumpir el haz con un obturador. [2] El heliógrafo fue un instrumento simple pero efectivo para la comunicación óptica instantánea a largas distancias durante finales del siglo XIX y principios del XX. [2] Sus principales usos fueron el trabajo militar, de topografía y de protección forestal . Los heliógrafos fueron un elemento estándar en los ejércitos británico y real australiano hasta la década de 1960, y fueron utilizados por el ejército paquistaní hasta 1975. [3]
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Había muchos tipos de heliógrafos. La mayoría de ellos eran variantes de la versión Mance Mark V del ejército británico (Fig. 1). Utilizaba un espejo con un pequeño punto sin plata en el centro. El emisor alineaba el heliógrafo con el objetivo mirando el objetivo reflejado en el espejo y moviendo la cabeza hasta que el punto sin plata lo ocultara. Manteniendo la cabeza quieta, ajustaba la varilla de puntería de modo que sus alambres transversales dividieran el objetivo en dos. [4] Luego subía la paleta de puntería, que cubría los alambres transversales con un diagrama de una cruz, y alineaba el espejo con los tornillos de tangente y elevación, de modo que la pequeña sombra que era el reflejo del orificio del punto sin plata estuviera sobre el objetivo en forma de cruz. [4] Esto indicaba que el rayo de sol apuntaba al objetivo. Los destellos se producían mediante un mecanismo de manipulación que inclinaba el espejo unos pocos grados hacia arriba al empujar una palanca en la parte posterior del instrumento. Si el Sol estaba frente al emisor, sus rayos se reflejaban directamente desde este espejo a la estación receptora. Si el Sol se encontraba detrás del transmisor, la varilla de observación se reemplazaba por un segundo espejo, para captar la luz solar del espejo principal y reflejarla hacia la estación receptora. [5] [6] El espejo del heliógrafo del Cuerpo de Señales del Ejército de los EE. UU. no se inclinaba. Este tipo producía destellos mediante un obturador montado en un segundo trípode (Fig. 4). [5]
El heliógrafo tenía ciertas ventajas. Permitía la comunicación a larga distancia sin una infraestructura fija, aunque también podía conectarse para formar una red fija que se extendiera por cientos de millas, como en la red de fuerte a fuerte utilizada para la campaña militar de Gerónimo . Era muy portátil, no requería ninguna fuente de energía y era relativamente seguro, ya que era invisible para quienes no estaban cerca del eje de operación, y el haz era muy estrecho, extendiéndose solo 50 pies (15 m) por 1 milla (1,6 km) de alcance. Sin embargo, cualquiera que estuviera en el haz con el conocimiento correcto podía interceptar señales sin ser detectado. [3] [7] En la Segunda Guerra de los Bóers (1899-1902) en Sudáfrica, donde ambos bandos usaron heliógrafos, a veces se usaron tubos para disminuir la dispersión del haz. [3] Sin embargo, en otras circunstancias, un haz estrecho dificultaba mantenerse alineado con un objetivo en movimiento, como cuando se comunicaba desde la costa a un barco en movimiento, por lo que los británicos emitieron una lente dispersante para ampliar el haz del heliógrafo desde su diámetro natural de 0,5 grados a 15 grados. [8]
El alcance de un heliógrafo depende de la opacidad del aire y del área de recolección efectiva de los espejos. Los espejos de los heliógrafos variaban de 1,5 a 12 pulgadas (38 a 305 mm) o más. Las estaciones a mayores altitudes se benefician de un aire más fino y claro, y son necesarias en cualquier caso para grandes alcances, para superar la curvatura de la Tierra . Una buena aproximación para alcances de 20 a 50 millas (32 a 80 km) es que el destello de un espejo circular es visible a simple vista a una distancia de 10 millas (16 km) por cada pulgada de diámetro del espejo, [9] y a una distancia mayor, visto con un telescopio . El récord mundial de distancia fue establecido por un destacamento de sargentos de señales del ejército de los EE. UU. mediante la interoperación de estaciones en América del Norte en Mount Ellen ( Utah ) y Mount Uncompahgre ( Colorado ), a 183 mi (295 km) de distancia, el 17 de septiembre de 1894, con heliógrafos del Cuerpo de Señales del Ejército que llevaban espejos de solo 8 pulgadas 2 (52 cm 2 ). [10]
El profesor alemán Carl Friedrich Gauss (1777-1855), de la Universidad de Göttingen, desarrolló y utilizó un predecesor del heliógrafo (el heliotropo ) en 1821. [2] [11] Su dispositivo dirigía un haz controlado de luz solar a una estación distante para ser utilizado como marcador para el trabajo de topografía geodésica , y fue sugerido como un medio de comunicaciones telegráficas. [12] Este es el primer dispositivo heliográfico documentado de manera confiable, [13] a pesar de mucha especulación sobre posibles incidentes antiguos de señalización por destellos solares y la existencia documentada de otras formas de telegrafía óptica antigua .
Por ejemplo, un autor en 1919 decidió "arriesgar la teoría" [14] de que las señales del continente italiano desde la capital de Roma que el antiguo emperador romano Tiberio (42 a. C.-37 d. C., reinó del 14 al 37 d. C.), observaba desde su retiro imperial en la isla de Capri . [15] eran destellos de espejos, pero admitió que "no hay referencias en escritos antiguos al uso de señalización por espejos", y que los medios documentados de las antiguas telecomunicaciones visuales de largo alcance eran los fuegos de balizas y el humo de las balizas, no los espejos.
De manera similar, la historia de que se utilizó un escudo como heliógrafo en la famosa batalla de Maratón entre los griegos y los persas en el año 490 a. C. es también, por desgracia, un mito moderno, [16] que se originó en el siglo XIX. El historiador antiguo Heródoto nunca mencionó ningún destello. [17] Lo que sí escribió Heródoto fue que alguien fue acusado de haber organizado "levantar un escudo como señal". [18] A finales del siglo XX, creció la sospecha de que la teoría del destello era inverosímil. [19] La conclusión después de probar la teoría fue que "nadie hizo brillar un escudo en la batalla de Maratón". [20]
En una carta fechada el 3 de junio de 1778, John Norris , el alto sheriff de Buckinghamshire , Inglaterra, señala: "Este día heliógrafo envió información del Dr. [Benjamin] Franklin en París a Wycombe". [21] Sin embargo, hay poca evidencia de que "heliograph" aquí sea algo más que un error ortográfico de " holograph ". El término "heliograph" para la telegrafía solar no entró en el idioma inglés hasta la década de 1870, incluso la palabra " telegraphy " no fue acuñada hasta la década de 1790.
Henry Christopher Mance (1840-1926), del Departamento de Telégrafos del Golfo Pérsico del Gobierno británico, desarrolló el primer heliógrafo ampliamente aceptado alrededor de 1869, [2] [22] [23] mientras estaba destinado en Karachi (ahora en el moderno Pakistán ) en la entonces presidencia de Bombay de la India británica . Mance estaba familiarizado con los heliotropos por su uso anterior para el proyecto de cartografía del Gran Estudio Trigonométrico de la India (realizado entre 1802 y 1871). [10] El heliógrafo de Mance era operado fácilmente por una sola persona, y como pesaba alrededor de 7 libras (3,2 kg), el operador podía llevar fácilmente el dispositivo y su trípode de soporte. El ejército británico probó el heliógrafo en la India a una distancia de 35 millas (56 km) con resultados favorables. [24] Durante la expedición Jowaki Afridi enviada por el gobierno británico-indio en 1877, el heliógrafo se probó por primera vez en la guerra. [25] [26]
El sencillo y eficaz instrumento que inventó Mance iba a ser una parte importante de las comunicaciones militares durante más de 60 años. La utilidad de los heliógrafos se limitaba a los días con fuerte luz solar, pero eran el tipo de dispositivo de señalización visual más potente que se conocía. En la época anterior a la radio, la heliografía era a menudo el único medio de comunicación que podía abarcar distancias de hasta 160 km con un instrumento portátil y ligero. [10]
En el ejército de los Estados Unidos , a mediados de 1878, un coronel más joven, Nelson A. Miles, había establecido una línea de heliógrafos que conectaba los puestos militares distantes de Fort Keogh y Fort Custer , en el norte del territorio de Montana , a una distancia de 140 mi (230 km). [27] [28] [29] En 1886, el ejército de los Estados Unidos , ahora general Nelson A. Miles (1839-1925), estableció una red de 27 estaciones de heliógrafo en los territorios de Arizona y Nuevo México del viejo suroeste durante la extensa campaña y búsqueda del jefe renegado nativo apache / líder de guerra de guerrillas Geronimo (1829-1909). [30] En 1890, el ahora poco conocido mayor WJ Volkmar del ejército de los EE. UU. demostró en los territorios de Arizona y Nuevo México la posibilidad de realizar comunicaciones por heliógrafo a través de una red de heliógrafos que agregaba 2000 mi (3200 km) de longitud. [31] La red de comunicación iniciada por el general Miles en 1886, y continuada por el anónimo y ahora lamentablemente relativamente desconocido teniente WA Glassford, se perfeccionó en 1889 a distancias de 85, 88, 95 y 125 millas (137, 142, 153 y 201 km) sobre un país accidentado y quebrado, que era el bastión de los apaches , los comanches y otras tribus indígenas nativas hostiles. [10]
En 1887, los heliógrafos en uso incluían no solo los heliógrafos británicos Mance y Begbie, sino también los heliógrafos estadounidenses Grugan, Garner y Pursell. Los heliógrafos Grugan y Pursell usaban obturadores, y los otros usaban espejos móviles operados con una llave digital. Los heliógrafos Mance, Grugan y Pursell usaban dos trípodes, y los otros uno. Las señales podían ser destellos momentáneos u oscurecimientos momentáneos. [32] En 1888, el Cuerpo de Señales del Ejército de los EE. UU. revisó todos estos dispositivos, así como el Helio-Telégrafo Finley, [32] y al no encontrar ninguno completamente adecuado, desarrolló su propio instrumento, el heliógrafo del Cuerpo de Señales del Ejército de los EE. UU., una máquina de dos trípodes, basada en obturador, de 13+7 ⁄ 8 lb (6,3 kg) de peso total y se ordenaron 100, por un costo total de $ 4205. [33] En 1893, el número de heliógrafos fabricados para el Cuerpo de Señales del Ejército estadounidense era 133. [34]
El apogeo del heliógrafo fue probablemente la Segunda Guerra de los Bóers de la década de 1890 y principios de la de 1900 en Sudáfrica, donde fue muy utilizado tanto por los británicos como por los bóers inmigrantes nativos . [2] [3] El terreno y el clima, así como la naturaleza de la campaña, hicieron de la heliografía una opción lógica. Para las comunicaciones nocturnas, los británicos utilizaron algunas lámparas Aldis grandes , traídas al interior en vagones de ferrocarril y equipadas con obturadores tipo hoja para codificar un haz de luz en puntos y rayas. Durante las primeras etapas de la guerra, las guarniciones del ejército británico fueron asediadas en Kimberley , junto con los asedios de Ladysmith y en Mafeking . Con las líneas telegráficas terrestres cortadas, el único contacto con el mundo exterior era a través de la comunicación por haz de luz, helio durante el día y lámparas Aldis por la noche. [10]
En 1909, el Servicio Forestal de los Estados Unidos introdujo el uso de la heliografía para la protección forestal en los estados occidentales. En 1920, dicho uso se había generalizado en los Estados Unidos y había empezado en el vecino Dominio de Canadá , al norte, y el heliógrafo se consideraba "junto al teléfono, el dispositivo de comunicación más útil disponible en la actualidad para los servicios de protección forestal". [5] DP Godwin, del Servicio Forestal de los Estados Unidos, inventó un heliógrafo muy portátil (2,0 kg) del tipo de trípode único, obturador y espejo para uso forestal. [5]
Inmediatamente antes del estallido de la Primera Guerra Mundial (1914-1918), los regimientos de caballería montada del Ejército Imperial Ruso en el Imperio Ruso todavía estaban siendo entrenados en comunicaciones heliográficas para aumentar la eficiencia de sus funciones de exploración e información. [35] Después de las dos revoluciones rusas de 1917 , las unidades revolucionarias bolcheviques / comunistas de su Ejército Rojo durante la posterior guerra civil rusa de 1918-1922, hicieron uso de una serie de estaciones heliográficas para difundir inteligencia de manera eficiente. Esto continuó incluso una década después sobre los movimientos rebeldes basmachi contrarrevolucionarios en la región de Turkestán en Asia Central en 1926. [36]
Durante la Segunda Guerra Mundial (1939-1945), las fuerzas militares de la Unión Sudafricana y de la Real Australia utilizaron el heliógrafo mientras luchaban contra las fuerzas enemigas nazis alemanas y fascistas italianas a lo largo de la costa sur del mar Mediterráneo en Libia y el oeste de Egipto junto con sus compañeros militares británicos en la campaña del desierto del norte de África en 1940, 1941 y 1942. [2]
El heliógrafo siguió siendo un equipo estándar para los señalizadores militares en los ejércitos real australiano y británico hasta la década de 1940, cuando se consideró un tipo de comunicación de "baja probabilidad de interceptación". El ejército canadiense fue la última fuerza militar importante en tener el heliógrafo como un elemento de uso habitual. Cuando se retiraron los instrumentos de espejo, rara vez se utilizaban para la señalización. [10] Sin embargo, tan recientemente como en la década de 1980, las fuerzas muyahidines afganas insurgentes utilizaron heliógrafos durante la invasión soviética de Afganistán en 1978-1979. [2] Los espejos de señales todavía se incluyen en los kits de supervivencia para la señalización de emergencia a los aviones de búsqueda y rescate . [2]
La mayoría de los heliógrafos de los siglos XIX y XX eran completamente manuales. [5] Los pasos de alinear el heliógrafo con el objetivo, alinear el rayo de sol reflejado con el heliógrafo, mantener la alineación del rayo de sol a medida que el sol se movía, transcribir el mensaje en destellos, modular el rayo de sol en esos destellos, detectar los destellos en el extremo receptor y transcribir los destellos en el mensaje se hacían todos manualmente. [5] Una excepción notable: muchos heliógrafos franceses usaban helióstatos mecánicos para controlar automáticamente el movimiento del sol. En 1884, todas las unidades activas del "aparato Mangin" (un telégrafo óptico de campaña militar del ejército francés de modo dual que podía usar linterna o luz solar) estaban equipadas con helióstatos mecánicos. [37] El aparato Mangin con helióstato todavía estaba en servicio en 1917. [38] [39] [40] Las propuestas para automatizar tanto la modulación del rayo de sol (por mecanismo de relojería) como la detección (por fotodetectores eléctricos de selenio o medios fotográficos) datan al menos de 1882. [41] En 1961, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos estaba trabajando en un heliógrafo espacial para enviar señales entre satélites . [42]
En mayo de 2012, los espejos robóticos "Solar Beacon" diseñados en la Universidad de California en Berkeley se montaron en las torres gemelas del Puente Golden Gate en la entrada de la Bahía de San Francisco , y se creó un sitio web [43] donde el público podía programar horarios para que los espejos emitieran señales con destellos solares, ingresando la hora y su latitud, longitud y altitud. [44] Las balizas solares se trasladaron más tarde a la Torre Sather en el campus de la UC - Berkeley. [45] [46] Para junio de 2012, el público podía especificar un "show personalizado" de hasta 32 períodos de "encendido" o "apagado" de 4 segundos cada uno, lo que permitía la transmisión de algunos caracteres del Código Morse. [47] El diseñador describió el Solar Beacon como un "helióstato", no un "heliógrafo". [44]
El primer heliógrafo controlado digitalmente fue diseñado y construido en 2015. [48] [49] Fue semifinalista en la competencia Broadcom MASTERS. [50]
