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 código Morse ) 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, topográfico y de protección forestal . Los heliógrafos fueron un equipamiento estándar en los ejércitos británico y 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 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 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 en el haz con el conocimiento correcto podía interceptar señales sin ser detectado. [3] [7] En la Guerra de los Bóers , donde ambos bandos usaban heliógrafos, a veces se usaban 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 de 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 más lejos con un telescopio . El récord mundial de distancia fue establecido por un destacamento de sargentos de señales estadounidenses mediante la interoperación de estaciones 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 que llevaban espejos de solo 8 pulgadas 2 (52 cm 2 ). [10]
El profesor alemán Carl Friedrich Gauss 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 estudio geodésico , 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 continentales que el emperador romano Tiberio observaba desde 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 y el humo de las balizas, no los espejos.
De manera similar, la historia de que se utilizó un escudo como heliógrafo en la batalla de Maratón es un mito moderno, [16] que se originó en el siglo XIX. 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] En la década de 1900, creció la sospecha de que la teoría del destello era inverosímil. [19] La conclusión después de probar la teoría fue "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 , en la presidencia de Bombay en la India británica . Mance estaba familiarizado con los heliotropos por su uso para el Gran Estudio Trigonométrico de la India. [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. 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 fue probado 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, el coronel Nelson A. Miles había establecido una línea de heliógrafos que conectaba Fort Keogh y Fort Custer, Montana, a una distancia de 140 mi (230 km). [27] [28] [29] En 1886, el general Nelson A. Miles instaló una red de 27 estaciones de heliógrafo en Arizona y Nuevo México durante la caza de Gerónimo . [30] En 1890, el mayor WJ Volkmar del ejército de los EE. UU. demostró en Arizona y Nuevo México la posibilidad de realizar comunicaciones por heliógrafo a través de una red de heliógrafos que sumaba 2000 mi (3200 km) de longitud. [31] La red de comunicación iniciada por el general Miles en 1886 y continuada por el 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 accidentado, que era el bastión de los apaches y otras tribus indígenas 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 por 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 Servicio de Señales de los EE. UU. revisó todos estos dispositivos, así como el Helio-Telégrafo Finley, [32] y al no encontrar ninguno completamente adecuado, desarrolló el heliógrafo del Servicio de Señales de los EE. UU., una máquina de dos trípodes, basada en obturadores, 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 Servicio de Señales de EE. UU. fue 133. [34]
El apogeo del heliógrafo fue probablemente la Segunda Guerra Bóer en Sudáfrica, donde fue muy utilizado tanto por los británicos como por los bóers. [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 británicas fueron sitiadas en Kimberley , Ladysmith y 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, se introdujo en Estados Unidos el uso de la heliografía para la protección forestal. En 1920, su uso se había generalizado en Estados Unidos y, en un principio, en Canadá, y el heliógrafo se consideraba "junto al teléfono, el dispositivo de comunicación más útil que existe actualmente para los servicios de protección forestal". [5] DP Godwin, del Servicio Forestal de Estados Unidos, inventó un heliógrafo muy portátil (2,0 kg) de un solo trípode, con obturador y espejo para uso forestal. [5]
Inmediatamente antes del estallido de la Primera Guerra Mundial, los regimientos de caballería del Ejército Imperial Ruso todavía estaban siendo entrenados en comunicaciones heliográficas para aumentar la eficiencia de sus funciones de exploración e informes. [35] El Ejército Rojo durante la Guerra Civil Rusa hizo uso de una serie de estaciones heliográficas para difundir inteligencia de manera eficiente sobre los movimientos rebeldes basmachi en Turkestán en 1926. [36]
Durante la Segunda Guerra Mundial, las fuerzas sudafricanas y australianas utilizaron el heliógrafo mientras luchaban contra las fuerzas alemanas en Libia y Egipto en 1941 y 1942. [2]
El heliógrafo siguió siendo un equipo estándar para los señalizadores militares en los ejércitos australiano y británico hasta la década de 1940, cuando se consideró un tipo de comunicación de "baja probabilidad de intercepción". El ejército canadiense fue el último ejército 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 afganas utilizaron heliógrafos durante la invasión soviética de Afganistán . [2] Los espejos de señales todavía se incluyen en los kits de supervivencia para la señalización de emergencia a las aeronaves 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 militar 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 (mediante un mecanismo de relojería) como la detección (mediante fotodetectores eléctricos de selenio o medios fotográficos) datan al menos de 1882. [41] En 1961, la Fuerza Aérea de los EE. UU. 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 del puente Golden Gate 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 la Universidad de California en Berkeley. [45] [46] En 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 la baliza solar 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]
